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WO2004088564A1 - Molecular function network display method - Google Patents

Molecular function network display method Download PDF

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Publication number
WO2004088564A1
WO2004088564A1 PCT/JP2004/004704 JP2004004704W WO2004088564A1 WO 2004088564 A1 WO2004088564 A1 WO 2004088564A1 JP 2004004704 W JP2004004704 W JP 2004004704W WO 2004088564 A1 WO2004088564 A1 WO 2004088564A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
molecule
network
molecular
information
window
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2004/004704
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Akiko Itai
Nobuo Tomioka
Makoto Shigetaka
Miki Fukuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Medicinal Molecular Design Inc IMMD
Original Assignee
Institute of Medicinal Molecular Design Inc IMMD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Medicinal Molecular Design Inc IMMD filed Critical Institute of Medicinal Molecular Design Inc IMMD
Priority to EP04724862A priority Critical patent/EP1610254A4/en
Priority to US10/551,549 priority patent/US20070032996A1/en
Priority to JP2005504288A priority patent/JPWO2004088564A1/en
Publication of WO2004088564A1 publication Critical patent/WO2004088564A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16BBIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B5/00ICT specially adapted for modelling or simulations in systems biology, e.g. gene-regulatory networks, protein interaction networks or metabolic networks
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16BBIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B45/00ICT specially adapted for bioinformatics-related data visualisation, e.g. displaying of maps or networks
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16BBIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B50/00ICT programming tools or database systems specially adapted for bioinformatics
    • G16B50/10Ontologies; Annotations
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16BBIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B50/00ICT programming tools or database systems specially adapted for bioinformatics

Definitions

  • This effort belongs to the field of biological information processing, and in particular relates to a graphical user interface, programs, devices and media for displaying and manipulating information on biomolecules and their biological functions, phenomena and diseases in living organisms. . Background art
  • a relationship between molecules in a living body can be represented as a graph in which a molecule is a vertex and the related molecule is connected by an edge. Such a graph expressing the relationship between molecules is hereinafter referred to as a “molecular network”.
  • biological events Adds information about the functions of the molecules in the living body to the molecular network and information about the phenomenon in the living body caused by the involvement of the molecules in the living body (hereinafter referred to as “biological events”). Thus, it is possible to express the mechanism of the molecular level of a living body.
  • a disease can be regarded as a state in which certain biological events are extremely enhanced or suppressed, and information on biological events that are changing in the disease (hereinafter referred to as “pathological events”) is added to a molecular network.
  • pathological events information on biological events that are changing in the disease
  • molecular function network Such a molecular network to which information on the function of molecules and information on biological events (including pathological events) are added is hereinafter referred to as “molecular function network”.
  • molecule The method of generating and processing a functional network by a computer is described in PC / JPO / 07830 / PCT / JP03 / 0284/47.
  • the method of displaying molecular networks has been done by drawing a certain range of molecular networks as a diagram that is appropriately arranged so that the molecules in them do not overlap.
  • the molecular network can be drawn manually by humans, or it can be drawn and displayed by a computer. Examples of methods for drawing a molecular network using a computer include KEGG, EcoCyc, GeNet, etc., but these methods cannot freely display a molecular function network including information on the function of molecules and information on biological events. .
  • PCT JP 01 0 0 7830 and PCTZ JP 0 3/0 284 7 also show a method of generating and processing a molecular function network as a data structure, It does not disclose a method of freely displaying the graphics. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a method and a system for freely processing and displaying a molecular function network including information on a biological event using a computer. More specifically, an arbitrary range of molecular function networks can be generated according to the user's instructions and displayed as graphics, allowing users to easily examine the relationship between biological event information and molecular networks. It is an issue of the present invention to provide means for
  • Bio events may be related to each other, and it is also an object of the present invention to provide a means for allowing a user to easily check such a relationship. Furthermore, there is a means to enable users to easily examine not only molecular functional networks consisting of biomolecules, but also molecular functional networks that include drug molecules, molecules derived from outside the body, and biomolecules of different species. Provision is also an object of the present invention.
  • Means for generating a molecular function network in an arbitrary range a means for displaying the molecular function network in a graphic form, and a method in which a user designates an arbitrary element in the displayed molecular function network to specify the molecular function network.
  • a graphical user interface for generating a molecular function network in an arbitrary range in accordance with a user's instruction and displaying the molecular function network in a graphic form.
  • a molecular network window for displaying a molecular network included in the molecular function network, and one or more information selected from the group consisting of a molecule, a molecule pair, and a biological event included in the molecular function network are displayed.
  • a graphical user interface that includes an information window that operates in conjunction with the molecular network window and related items in the information window.
  • Molecular pairs in the molecular network window and biological events that occur due to quantitative and / or qualitative changes in the molecular pairs or that cause quantitative and Z or qualitative changes in the molecular pairs A graphical user interface for displaying the information of each other in association with each other and operating the display items in conjunction with each other;
  • a graphical user interface for displaying the items in association with each other and operating the displayed items in conjunction with each other;
  • a graphical user interface for displaying a molecule in a molecule network window and information on a drug / bioactive molecule acting on the molecule in association with each other, and operating the displayed items in conjunction with each other;
  • a window that displays the list of molecules in the molecule network window is provided, and the molecules in the molecule network can be operated in conjunction with the items in the list window.
  • a graphical user interface characterized by:
  • It has a window that displays a list of information about molecules and / or molecule pairs in the molecule network window, and operates in conjunction with the molecules and / or molecule pairs in the molecule network and the items in the list window.
  • Graphical user interface ;
  • a window is provided for displaying a list of biological pathways to which the molecules and / or molecule pairs in the molecule network window belong, and the molecules and z or the molecule pairs in the molecule network are linked with the items in the list window.
  • Graphic user interface characterized by operation;
  • a window is provided for displaying a list of information on biological events related to molecules and / or molecule pairs in the molecule network window, and the molecules and / or molecule pairs in the molecule network are linked to the items in the list window.
  • Graphical user interface characterized by operation;
  • a graphical user interface having a window for displaying a list of information on pathological events, wherein the related items are operated in conjunction with each other in the list window;
  • a graphical user interface wherein a keyword search is performed on the information of the molecular function network, and the items hit by the search are highlighted and displayed in a molecular network window and / or a related list window;
  • a graphical user characterized in that one or more molecules and / or molecule pairs are selected, the molecule and the molecule or the molecule pair are designated as end points, and a molecular function network is generated and displayed by a connect search.
  • a method for displaying a molecular function network wherein a molecule and / or a molecule pair is distinguished and displayed by a symbol and / or a color type based on information on a modification state and / or an activation state;
  • a method for displaying a molecule-function network wherein a molecule and / or a molecule pair is distinguished and displayed by a symbol and z or a color type based on information of a biological event; a biomolecule to be acted on by a bioactive molecule
  • a method for displaying a molecular function network wherein a molecule and / or a molecule pair is distinguished and displayed by a symbol and / or a color based on the information of
  • a molecular function network characterized by distinguishing molecules and / or molecule pairs by symbol and / or color type based on numerical information indicating the quantitative and / or qualitative state of molecules and / or molecule pairs. Display method;
  • Table with distinct sides A method for displaying a molecular function network characterized by showing;
  • a method of displaying a characteristic molecular function network a biological event relating to a molecule and / or a molecule pair in the molecular network is displayed as a vertex, and the molecule and / or the molecule pair and the vertex are connected by an edge. Displaying a molecular function network characterized by displaying;
  • a bioactive molecule that targets a molecule and / or a molecule pair in a molecular network as a target of action is displayed as a vertex, and the molecule and / or molecule pair and the vertex are connected by an edge to be displayed. How to display molecular function networks
  • a method for displaying a molecular function network characterized by:
  • a method for displaying a molecular functional network wherein a molecular network from two or more end points to a common upstream molecule or a common downstream molecule is generated by a connect search, and the common upstream molecule or the common downstream molecule is marked and displayed.
  • a display program for a molecular function network that executes the graphical user interface or display method according to any of the above;
  • a display program for a molecular function network that executes the above display method
  • a computer-readable medium storing the above program
  • a display device for a molecular function network capable of executing the above program.
  • FIG. 1 is a diagram showing a display example of a graphical user interface of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example in which a complex is expanded and displayed.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which molecules are distinguished and displayed according to a modification state and / or an activation state.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example in which sides connecting molecules are distinguished and displayed according to the relationship between the molecules.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example in which a biological event and a passway are added to a molecular network and displayed.
  • Biological events include “mucus secretion” and “bronchoconstriction” connected by thick arrows, and “arachidonic acid cascade” connected by thick arrows are pathways.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example in which the items of the molecule pairs in the molecule network window and the information window are displayed in association with each other.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example in which the items of the pathological event in the molecular network window and the information window are displayed in association with each other.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example in which items of drug molecule information in the molecule network window and the information window are displayed in association with each other.
  • FIG. 9 is a diagram showing a display example of a molecular network for controlling the expression of a protein by a transcription factor, using a partitioning graph.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of extending a molecular network by performing a connect search by designating one molecule in the molecular network as a starting point. .
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of searching for a common upstream molecule from two molecules and marking and displaying the common upstream molecule in a molecular network.
  • the molecule used as the starting point of the search is marked with *, and the common upstream molecule is marked with #.
  • Fig. 12 shows a partial network obtained by specifying a molecule to be the starting point and a molecule to be the ending point in the molecular network once generated, and performing a connect search again between them.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example in which a mark is displayed.
  • FIG. 13 is a diagram showing a display example of a graphical user interface for operating the molecular network in association with information on a pathological event expressed in a hierarchical manner.
  • FIG. 14 is a diagram showing a display example of a graphical user interface for operating a molecular network in conjunction with Gene Ontology, which is information on biological events represented in a hierarchical manner.
  • Organism is a concept that includes, for example, organelles, cells, tissues, organs, and living organisms.
  • living organisms such as bacteria, viruses, and prions that are parasitic on living organisms are also included in the concept of living organisms.
  • Bio event is a concept that includes all phenomena, responses, reactions, and symptoms that occur endogenously or exogenously in a living body. Specific examples include transcription, cell migration, cell adhesion, cell division, neural circuit excitation, vasoconstriction, increased blood pressure, hypoglycemia, fever, convulsions, infection by foreign organisms and parasites such as viruses, and the like. it can. In addition, the response to a physical stimulus from outside the living body such as light or heat can be included in the concept of a living event.
  • the “pathological event” is a concept included in the “biological event”, and refers to a state in which the “biological event” can be determined to be a disease or pathological condition as a result of an increase, decrease, or qualitative change in the “biological event”.
  • “pathological events” as a result of abnormally increasing “biological events” of increased blood pressure may include hypertension or hypertension, and blood glucose may fall within a normal range.
  • a “pathological event” that exceeds the result may include hyperglycemia or diabetes.
  • information related to diseases such as disease names, symptoms / symptoms, clinical test items, disease classification, and complications can be treated as information on pathological events in a broad sense in the present invention.
  • “Molecule” includes nucleic acids, proteins, lipids, carbohydrates, organic compounds, inorganic compounds, metal ions, and the like, which are present in living organisms.
  • the “molecules” of the present invention also include molecules such as drug molecules, nutrients, environmental pollutants, and toxic substances that exist or are taken in vitro.
  • biomolecule includes molecules that are naturally present in living organisms, as well as molecules originally possessed by foreign organisms such as viruses or bacteria.
  • Bioactive molecule means a molecule having one or more physiological activities, and is used as a concept including an is drug.
  • association means indicating or recording a direct or indirect association between two or more data items selected from molecules, subnets, biological events, pathological events, and genes.
  • association information means information recorded by “association”.
  • a “molecule pair” refers to a collection of two or more associated molecules. The method of performing a connect search using a molecule and / or a molecule pair as an end point is described in detail in, for example, the specification of PCT / JP01 / 07830 or PCT / JP03 / 0284847. It is described in.
  • FIG. 1 shows a display example of a graphical user interface according to the embodiment of the present invention.
  • the graphical user interface of the present embodiment includes a molecular network window displaying a molecular network included in the molecular function network, a molecule, a molecule pair included in the molecular function network, and a biological event pathology. At least one selected from the group consisting of a biological event and a biological event and / or a pathological event included in the biological event. And an information window to be displayed.
  • the data of the molecular function network targeted in the present embodiment is prepared by the method described in, for example, the specification of PC TZ JP 01/07830 or PCT / JP 03/02847. can do. According to the method described in the specification, it is possible to generate data of an arbitrary range of molecular functional networks including an arbitrary molecule, a biological event or a pathological event specified by a user. Further, as another embodiment, for example, data expressing information of a molecular function network described in a literature or a review by an appropriate encoding method may be used.
  • the molecular network window and the information window may be displayed as independent windows as shown in FIG. 1, or may be displayed such that one window is included in the other window. Also, a plurality of molecular network windows and information windows may be displayed simultaneously. For example, one information window can display detailed information, and the other information window can display only summary information such as titles and abbreviations of display items. As yet another embodiment, one information window may be displayed for a plurality of molecular network windows.
  • molecules can be displayed as vertices (the vertices are sometimes called “nodes”), and the molecule network can be displayed as a graph that connects related molecules with edges.
  • the vertices representing a molecule can be represented by symbols according to the type of molecule, for example, an ellipse for a protein and a rectangle for a small molecule.
  • the term vertex does not mean only one point, but must be interpreted in a broad sense, including areas with areas.
  • the complex is
  • the complex may be displayed as one vertex like one molecule. In this case, it is preferable to display the complex with another symbol indicating that the complex is used.
  • Fig. 2 As shown, the molecules constituting the complex may be expanded and displayed in the symbol representing the complex.
  • One of the preferred embodiments of the graphical user interface of the present invention is that the user can switch between the display method in which the complex is not expanded and the expanded display method as required.
  • the expression of the complex when expanded is not limited to that shown in Fig. 2, and it goes without saying that any expression may be used as long as the components of the complex can be distinguished.
  • the molecular network may be represented by placing a separate vertex for each modification state of the molecule.
  • a separate network may be set for each difference in the activation state of the molecule to represent a molecular network.
  • a symbol representing the molecule and a symbol representing the modification state and / or activation state as shown in Fig. 3 shall be displayed, or the modification state and / or activation state shall be indicated.
  • Fig. 3 is an example of symbols, and it goes without saying that any symbol may be used as long as the user can easily recognize the difference between the modification state and / or the activation state of the molecule. No.
  • a molecule and / or a molecule pair is represented by a symbol and Z or a color based on numerical information indicating the quantitative and Z or qualitative state of the molecule and / or the molecule pair.
  • a method for displaying a molecular network to be displayed in a distinguished manner is provided. Examples of such numerical information include data on the amount of mRNA measured in experiments using a DNA microarray (also called a DNA chip), data on the amount of protein measured in a proteomics experiment, and metabolism measured in a metaporome experiment. Data on the amount of products (mainly low molecular substances) can be cited. Not only the absolute value of the substance abundance but also the value of the ratio of the substance abundance between two or more different states (eg, different cells or organs) can be used as numerical data.
  • the above numerical information relates to the amount of mRNA, it is coded by mRNA.
  • the molecules in the molecular network corresponding to the protein to be displayed may be displayed in different colors.
  • the size and type of a symbol representing a molecule in a molecular network may be changed based on numerical information.
  • the mRNA or protein to be measured is derived from a different species than the proteins in the molecular network, the mRNA or protein to be measured is determined based on ortholog information on the correspondence between the species and the proteins. It is also possible to specify a protein corresponding to in a molecular network and color the protein based on numerical information. Such a method of displaying molecules in a molecular network based on numerical information is useful for users to interpret experimental data in light of the molecular network.
  • the way of drawing (drawing method) between the related molecules may be changed according to the relationship between the molecules.
  • the relationship between binding between molecules is indicated by a solid line arrow
  • the relationship between an inhibitory molecule and its target molecule is indicated by an arrow with a horizontal bar
  • the relationship between a transcription factor and a transcriptionally regulated protein can be represented by dotted arrows
  • the relationship between substrates, products, and catalyzing enzymes involved in the enzyme reaction can be represented by branched arrows.
  • the direction of the arrow should be determined according to the direction of signal transmission, but if the direction cannot be determined, a pure line without an arrow may be drawn.
  • the thickness and color classification of the line may be changed according to the power of expression and the relationship between the molecules according to the type of the line.
  • Controlling to generate and display different molecular networks is also one of the preferred embodiments of the present invention. For example, by using only the relationship of an enzyme reaction as a relationship between molecules in a connection search, a molecular network consisting of only an enzyme reaction such as a metabolic system or a kinase cascade can be generated and displayed. In addition, by using only the relationship between a transcription factor and a protein whose transcription is regulated as a relationship between molecules in a connect search, a molecular network for protein transcription regulation can be generated and displayed.
  • Examples of such types of relationships between molecules include enzymatic reactions, activation, inactivation, inhibition, binding, protein expression induction, protein expression suppression, and the like.
  • the method of dividing the type of the relationship between molecules is not limited to these, and it goes without saying that the relationship between two or more types of molecules may be used.
  • each molecule (vertex) constituting the molecular network may be determined interactively by a user using an input device such as a mouse, but more preferably, if the symbol representing each molecule is as large as possible. It may be determined by calculation so as to obtain an optimal arrangement.
  • a computational algorithm for this purpose for example, a method such as Force Directed Method or Layer Drawings fe (GD Battista et al., Graph Drawing -Algoritnms for the Visualization of Graphs, Chapter 9 & 10, Prentice Hall, 1999) is used. be able to.
  • the graph of the molecular network may be too complicated to be easily understood by the user only with the above-described optimal arrangement method.
  • the molecular network may be displayed as a “partitioning graph” by the following method. This method is characterized in that a graph of one molecular network is divided into a plurality of regions (hereinafter, referred to as "partitions"), and is rendered so that nodes belonging to each partition are optimally arranged. .
  • Nodes that are directly connected to a certain node in the graph of the molecular network are hereinafter referred to as “adjacent nodes”.
  • a node having a certain number of adjacent nodes is a node at the center of the partition (hereinafter, “central node”).
  • Do A partition is composed of a central node and adjacent nodes connected to it. After determining multiple partitions for the entire molecular network, the central node of each partition is located at the optimal position. For this purpose, the above-mentioned calculation algorithm ⁇ simulated annealing method can be used.
  • Fig. 9 shows a display example of the partitioning graph whose layout is determined in this way.
  • coordinates representing the arrangement of each node of the molecular network graph displayed in the molecular network window are stored in a file so that the arrangement of the molecular network can be reproduced when the user desires.
  • a method is provided for doing so.
  • a list of molecules (corresponding to the nodes of the graph) and molecule pairs (corresponding to the edges of the graph) constituting the graph of the molecular network is saved in a file, and the connect search is performed when the user desires.
  • Methods are also provided that allow the molecular network to be reproduced without re-execution.
  • a graphical user interface for performing these methods is also an embodiment of the present invention.
  • a molecular network is generated by selecting one or more molecules and / or molecule pairs in a molecule network window, designating the molecules and / or molecule pairs as end points, and performing a connect search.
  • a graphical user interface is provided, wherein the graphical user interface is displayed.
  • the molecular network generated by the connect search may be displayed in a new molecular network window, or may be displayed in addition to the original molecular network.
  • users can expand the molecular network interactively and easily. Zhang can be done.
  • FIG. 10 shows an example of such a molecular network expansion operation.
  • Biological events related to the molecular network may be added to the graph of the molecular network as vertices. In this case, it is preferable to display the biological event using a symbol different from the molecule. For example, a biological event caused by the establishment of a relationship between molecules (ie, the formation of a molecule pair).
  • an arrow may be drawn from the molecule pair (or any molecule of the molecule pair) toward the downstream biological event.
  • the biological event hereinafter, referred to as an upstream biological event
  • the graph of the molecular network may be drawn by adding the path paths related to the molecules in the molecular network as vertices. In this case, it is preferable to display the pathway with a symbol different from the molecule. For example, when a certain molecule pair is formed and a certain pathway is activated, the molecule pair (or any molecule of the molecule pair) is converted to the pathway (hereinafter, referred to as “downstream pathway”). Draw an arrow toward. When a certain pair of molecules is formed by the operation of a certain path pair, the pair of molecules is directed from the above-mentioned pathway (hereinafter referred to as “upstream pathway”) to the above-mentioned molecule pair (or any molecule of the molecule pair). And insert an arrow.
  • upstream pathway the above-mentioned pathway
  • FIG. 5 shows an example of a molecular network display including a biological event and a pathway thus drawn.
  • the user can easily understand the relationship between the molecular network in the molecular function network and the biological event and the z or pathway.
  • pathological events can be You may draw in addition to the h.
  • a molecular network that leads to a molecule that exists in common upstream or downstream of two or more molecules (hereinafter, referred to as a “common upstream molecule” and a “common downstream molecule”, respectively) is described.
  • a method for marking and displaying a common upstream molecule or a common downstream molecule generated by a connect search is provided.
  • Fig. 11 shows an example in which a molecular network from two molecules to a common upstream molecule is generated by a connect search, and the common upstream molecule is marked and displayed.
  • a method of marking in addition to the method of attaching a symbol to the common upstream molecule or the common downstream molecule as shown in Fig. 11, a method of coloring those molecules or displaying them using different symbols can be used. it can.
  • Search for common upstream molecules is performed in the upstream direction (the opposite direction of the arrow in Fig. 11) from each molecule specified as the starting point, taking into account the direction of the molecule pair such as signal transmission, enzyme reaction, and transcriptional control. And the connection search can be performed recursively or sequentially until the common molecule is found.
  • the number of common upstream molecules is not limited to one, and two or more common upstream molecules may be found as shown in Fig. 11.
  • the search for the common downstream molecule can be performed in exactly the same manner except that the direction of the molecule pair is considered in the opposite direction.
  • connection search is not limited to molecules, but can be linked to any information items such as subnets, biological events, pathological events, drug molecules, genes, etc. It is needless to say that the search for common upstream molecules and common downstream molecules can also be performed using information items other than these molecules as starting points.
  • a connect search is performed again by specifying one or more molecules in a once generated molecular network
  • a method is provided for marking and displaying the generated molecular network (which is a partial network of the original molecular network).
  • the generated molecular network which is a partial network of the original molecular network.
  • This display method has an effect when, for example, the expression of a certain protein is suppressed by a method such as knockout or RNA interference (RNAi), or when the function of a certain protein is altered by a transgenic (also called knock-in) method. This is useful for the purpose of predicting the range of the molecular network to be affected.
  • a method such as knockout or RNA interference (RNAi)
  • RNAi RNA interference
  • transgenic also called knock-in
  • the information window displays information on molecules, molecule pairs, and biological / pathological events included in the target molecular function network.
  • the display format of the information is not particularly limited. For example, it is preferable to display the information in a tabular format for each category of information such as a molecule, a molecule pair, and a biological event (including a pathological event).
  • Molecular information window depending on the content of the information displayed in the information window, for example, “Molecular information window”,
  • pathology information window Sometimes referred to as the "pathology information window.”
  • Bio-events It may be convenient to group and / or organize information on bio-events based on their relevance.
  • Gene Ontology and onsortium http: // www. Geneontology. Org _; [the "Gene Ontology" described above.
  • Biological events expressed in a hierarchy like Gene Ontology are displayed in an information window in a format such as a file format that allows users to easily understand the hierarchy, and data items and molecular network windows for each hierarchy are displayed.
  • a graphical user interface is provided that allows the user to operate the items in conjunction with them.
  • pathological events In some cases, it is convenient to organize the information of pathological events into groups and / or hierarchies as well as biological events.
  • pathological events an example of stratification of disease names is “International Classification of Diseases (ICD) J” by the World Health Organization (WHO).
  • ICD International Classification of Diseases
  • WHO World Health Organization
  • Stratification of pathological events including disease names and symptoms Examples include the International Federation of Pharmaceutical Manufacturers
  • the information of the pathological events represented in a hierarchical manner is displayed in an information window in a format such as a file format that allows a user to easily grasp the hierarchical level.
  • a graphical user interface is provided that enables data items in each layer to be operated in conjunction with items in the molecular network window. Quantify the strength of the relationship between the molecular network and information items such as pathways, biological events, pathological events, and drug molecules by an appropriate method, and calculate a numerical value or marker indicating the strength of the relationship for each information item.
  • the display allows the user to more easily and appropriately understand the relationship between the information items.
  • the number of molecules associated with the number is counted, and the number (hereinafter referred to as the “number of associated molecules”) is used as an index value of the strength of the relationship.
  • the weights may be integrated when counting the number of molecules.
  • the numerator may be calculated based on the weight. It may be determined whether or not to count.
  • the number of associating molecules may be used as an index value, or alternatively, a ratio obtained by dividing the number of associating molecules by any of the following number of molecules may be used as an index value;
  • index value of the strength of the relationship calculated in this way for each information item in the information window, the user can know how strong a certain information item and the displayed molecular network are. You can easily understand if you have a relationship.
  • a method of adding appropriate markers according to the index values information items May be colored or highlighted.
  • biomolecule information database stores information on biomolecules. Examples of information to be stored include molecular abbreviations, synonyms, structure codes, function codes, species, producing organs, and existing organs.
  • biomolecule linkage database stores information on pairs of related biomolecules. Examples of information to be stored include the formal names and molecular abbreviations of the two molecules that make up the pair, the conditions under which the relationship is established, and information on biological events that occur with the relationship.
  • the “pharmaceutical molecule information database” stores information on drug molecules. Examples of information to be stored include names of drug molecules, molecular abbreviations, applicable diseases, target biomolecules, and the like.
  • the “pathology database” stores information on diseases. Examples of information to be stored include the name of the disease, key molecules that change quantitatively or qualitatively in the disease, pathological events, symptoms / symptoms, complications, disease classification, and laboratory test items. It is desirable to store not only the items in each of these categories, but also information on the M department between items belonging to different categories.
  • Fig. 1 shows an example in which the molecule items in the molecule network window and the information window are linked and displayed.
  • the system generates an appropriate range of molecular function networks according to the user's specifications.
  • the molecular network window displays the molecular network according to the above method.
  • the system uses the relevant molecule as a query to query the molecular information data. Search the database and display the obtained molecular information in the information window.
  • molecular information is divided into different columns for each category and displayed in the information window at the lower right of the screen for easy viewing by the user. With this display method, the user can easily browse information on any molecule in the molecule network.
  • the molecular information database is searched for each of the molecules at both ends of the side, and the search results are merged and displayed in the information window. Furthermore, by searching the vicinity of the clicked vertex or edge based on the topology of the molecular network, a list of molecules within a certain range is topologically obtained, and then the molecular information database is searched for each molecule in the list. To merge the search results and display them in the information window.
  • Fig. 1 shows an example in which a molecule within one pass from the clicked molecule (IL-1) is displayed in the information window at the lower right of the screen. With this display method, users can easily browse information about molecules around any molecule in the molecule network.
  • the user can compare the clicked molecule or side with the display content in the information window. Makes associations easier to understand.
  • a clicked molecule or a molecule around a side is searched based on the topology, not only the tallyed molecule but also the surrounding molecules are highlighted as shown in the molecule network display in the upper right of FIG. Should be displayed.
  • the search of the molecular information database of the present embodiment may be performed for all the entries of the database, but a subset of the molecular information database including only the molecules included in the molecular function network is extracted at the time of generating the molecular function network. By making the subset a search target, it is possible to perform the processing at higher speed.
  • Fig. 6 shows an example in which the items of the molecule pairs in the molecule network window and the information window are linked and displayed.
  • the system creates an appropriate range of molecular function networks according to the user's specifications.
  • the molecular network window displays the molecular network according to the above method.
  • the system searches the molecular chain database for a pair of molecules consisting of the molecules at both ends of the edge, and searches for the relevant pair.
  • Information about the molecule pair to be displayed is displayed in the information window.
  • the system searches the molecular chain database for a molecule pair containing either of the molecules and displays information on the molecule pair in the information window. I do.
  • the system finds a molecule pair including the peripheral molecule in a molecular chain data. Search from the database and display information on the corresponding molecule pair in the information window.
  • the emphasis display of the molecule or the side clicked in the molecular network window of the first embodiment can be used also in the present embodiment.
  • the highlighting allows the user to more easily understand the relationship between the clicked molecule or edge and the content displayed in the molecule pair information window.
  • information on the molecule pair between IL-1 and the molecule within one pass from the molecule IL-1 clicked by the user ("Molecular relation information" is added in the figure) Is displayed in the lower right information window.
  • the search of the molecular chain database of the present embodiment may be performed for all the entries of the database, when the molecular function network is generated, a subset of the molecular chain database including only the molecules included in the network is extracted. By making the subset a search target, it is possible to perform the processing at higher speed.
  • the information of all the molecule pairs included in the molecule network may be displayed in the molecule pair information window simultaneously with the display of the molecule network in the molecule network window.
  • the molecule pair is searched in the same manner as described above, and the information of the corresponding molecule pair in the information window may be highlighted. This highlighting allows the user to easily view information about any molecule pair in the molecule network. Conversely, if the user clicks on an item in the molecule pair information window, the corresponding side in the molecule network window should be highlighted.
  • Fig. 7 shows an example in which the pathological event items in the molecular network window and the information window are linked and displayed.
  • the key molecules that are quantitatively or qualitatively changed in the disease are highlighted in black and white based on the information on the key molecules in the disease state chain database (IL-1, Molecules such as NFkB and PPARg).
  • IL-1 disease state chain database
  • Molecules such as NFkB and PPARg
  • the system associates the key molecule (ie, IL-1) with information based on the information in the pathology database.
  • Diseases with rheumatoid arthritis underlined “rheumatoid arthritis” are highlighted in the summary information window on the left.
  • the system extracts information about the disease from the disease state chain database and displays each item in the detailed information window at the lower right.
  • all information related to the disease may be displayed, but if only items related to the clicked key molecule are displayed, it is convenient to grasp the relationship between the key molecule and each information item.
  • Fig. 7 shows an example in which only items related to IL-1 are displayed.
  • IL-1 which is a key molecule (indicated as “mediate molecule” in the figure) is expressed in “C0X-2 expression (synovium) Cell) ”and a symptom such as“ synovitis ”.
  • Fig. 8 shows an example of linked display of drug molecule information items in the molecular network window and the information window.
  • the biomolecules that are the targets of the action of drug molecules are highlighted in black and white based on the information on the target biomolecules in the drug molecule information database (molecules such as ALDR and HK).
  • the system uses the information in the drug molecule information database to target the drug (ie, ALDR) that targets the target molecule (ie, ALDR). Underlined “epalr e stat”) is highlighted in the summary information window on the left. At the same time, the system extracts information on the drug molecule from the drug molecule information database and displays each item in the detailed information window at the lower right.
  • Fig. 13 shows an example of a graphical user interface that operates by linking hierarchically expressed information on pathological events and molecular networks.
  • system Displays hierarchically the information of disease names among the pathological events in the information window on the left. In this window, if the user, for example, clicks on the item “Ischemic heart disease / angina pectoris spasm”, the system searches for the key molecule corresponding to the disease name based on the information in the pathology database, Among the key molecules, highlight the TXA2 molecule contained in the upper right molecular network window.
  • the system displays a list of key molecules corresponding to the disease name in the lower right information window.
  • the information of pathological events related to is displayed hierarchically.
  • the causal relationship between the key molecule transformation and the pathological event is indicated by a right or left arrow.
  • Fig. 14 shows an example of a graphical user interface that operates by linking information of Gene Ontology, which is a kind of hierarchical expression of biological events, and molecular networks.
  • the system displays Gene Ontology information hierarchically in the left information window.
  • the user for example, clicks on the item "prostanoid biosynthesis”
  • the system searches for the molecule corresponding to the item based on the information in the biomolecule linkage database, and among those molecules, the upper right corner is displayed.
  • the system displays the biological event (Gene Ontology item) in the lower right information window.
  • the strength of the relationship between each item of the biological event and the displayed molecular network is indicated by a small black dot on the left side of each item of the biological event.
  • a small black dot on the left side of each item of the biological event.
  • two and three black dots are displayed vertically.
  • the number of black dots in the left column indicates the ratio of molecules related to the biological event among the molecules in the molecular network
  • the number of black dots in the right column indicates the total number of molecules related to the biological event. It represents the ratio of the molecules displayed in the molecule network among the molecules.
  • the number of black spots is adjusted and displayed according to the value of the ratio.
  • FIG. 15 shows the concept of the connection between the molecular network and various biological information and related information that can be handled by the method of the present invention and the graphic camera user interface.

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Abstract

There are provided: a graphical user interface for generating a molecular function network of an arbitrary range according to specification by a user and displaying the molecular function network in graphics; and a graphical user interface including a molecular network window for displaying a molecular network contained in the molecular function network and an information window for displaying at least one information selected from a group consisting of a molecule, a molecule pair, and a biological event contained in the molecular function network, and characterized in that operation is performed by interlocking items associated in the molecular network window and the information window. It is possible to freely process and display a molecular function network containing biological event information including a sickness event by using a computer.

Description

明 細 書 分子機能ネットワークの表示方法 技術分野  Description Method for displaying molecular function networks

本努明は、 生物情報処理の分野に属し、 特に生体分子及びその生物学的機能、 生体内の現象及び疾患に関する情報を表示し操作するためのグラフィカルユーザ 一インターフェース、.プログラム、 装置及び媒体に関する。 背景技術  This effort belongs to the field of biological information processing, and in particular relates to a graphical user interface, programs, devices and media for displaying and manipulating information on biomolecules and their biological functions, phenomena and diseases in living organisms. . Background art

生体中には、 核酸、 蛋白質などの生体高分子の他に、 アミノ酸、 ペプチド、 脂 質、 糖質、 低分子化合物など多様な分子が存在する。 これらの生体分子は、 生体 内で他の分子と結合、 競合、 相互作用、 酵素反応などの特異的な関係を持つこと により機能している。 また、 医薬分子や栄養素のように生体外から摂取された分 子も、 生体分子と特異的な関係を持つことにより、 生体の機能に関与したり影響 を与えたりしている。 このような生体内での分子間の関係は、 分子を頂点とし、 関係をもつ分子の間を辺で結んだグラフとして表わすことができる。 このように 分子間の関係をグラフとして表現したものを、以下「分子ネットワーク」とよぶ。 分子ネットワークに対して、 その中の分子が生体内で果している機能に関する 情報や、 その中の分子が関係することにより引き起こされる生体内の現象 (以下 「生体イベント」 とよぶ) に関する情報を付加することにより、 生体の分子レべ ルのメカニズムを表現することができる。 また、 疾患はある種の生体イベントが 極端に亢進または抑制された状態として捉えることができ、 疾患において変化し ている生体イベント (以下 「病態イベント」 とよぶ) の情報を分子ネットワーク に付加することにより、疾患の分子レベルのメカニズムを表現することができる。 このように分子の機能に関する情報や生体イベント (病態イベントを含む) の情 報を付加した分子ネットワークを、 以下 「分子機能ネットワーク」 とよぶ。 分子 機能ネットワークをコンピュータにより生成し、 処理する方法については、 P C Ύ / J P O l / 0 7 8 3 0号明細書及ぴ P C T / J P 0 3 / 0 2 8 4 7号明細書 に記載されている。 In living organisms, there are various molecules such as amino acids, peptides, fats, carbohydrates, and low molecular compounds in addition to biopolymers such as nucleic acids and proteins. These biomolecules function by having specific relationships such as binding, competition, interaction, and enzymatic reaction with other molecules in vivo. In addition, molecules that are ingested from outside the body, such as drug molecules and nutrients, have a specific relationship with the biomolecules, thereby affecting or affecting the functions of the living body. Such a relationship between molecules in a living body can be represented as a graph in which a molecule is a vertex and the related molecule is connected by an edge. Such a graph expressing the relationship between molecules is hereinafter referred to as a “molecular network”. Adds information about the functions of the molecules in the living body to the molecular network and information about the phenomenon in the living body caused by the involvement of the molecules in the living body (hereinafter referred to as “biological events”). Thus, it is possible to express the mechanism of the molecular level of a living body. In addition, a disease can be regarded as a state in which certain biological events are extremely enhanced or suppressed, and information on biological events that are changing in the disease (hereinafter referred to as “pathological events”) is added to a molecular network. Thus, a molecular mechanism of a disease can be expressed. Such a molecular network to which information on the function of molecules and information on biological events (including pathological events) are added is hereinafter referred to as “molecular function network”. molecule The method of generating and processing a functional network by a computer is described in PC / JPO / 07830 / PCT / JP03 / 0284/47.

分子ネットワークを表示する方法としては、 ある一定範囲の分子ネットワーク を、 その中の分子が重ならないよう適切に配置した図として描くことにより行な われてきた。 分子ネットワークは、 人間が手で描画することもできるが、 コンビ ユータにより描画して表示することもできる。 コンピュータにより分子ネットヮ ークを描く方法の例としては KEGG、 EcoCyc, GeNetなどがあるが、 これらの方法 は分子の機能に関する情報や生体イベントの情報を含む分子機能ネットワークを 自在に表示することはできない。 また、 P C Tノ J P 0 1ノ 0 7 8 3 0号明細書 及び P C T Z J P 0 3 / 0 2 8 4 7号明細書も、 分子機能ネットワークをデータ 構造として生成して処理する方法は示しているものの、 それを自在にグラフイツ クス表示する方法については開示していない。 発明の開示  The method of displaying molecular networks has been done by drawing a certain range of molecular networks as a diagram that is appropriately arranged so that the molecules in them do not overlap. The molecular network can be drawn manually by humans, or it can be drawn and displayed by a computer. Examples of methods for drawing a molecular network using a computer include KEGG, EcoCyc, GeNet, etc., but these methods cannot freely display a molecular function network including information on the function of molecules and information on biological events. . In addition, PCT JP 01 0 0 7830 and PCTZ JP 0 3/0 284 7 also show a method of generating and processing a molecular function network as a data structure, It does not disclose a method of freely displaying the graphics. Disclosure of the invention

本発明の課題は、 生体イベントの情報を含む分子機能ネットワークを、 コンビ ユータを用いて自在に処理して表示する方法及びシステムを提供することにある。 より具体的には、 利用者の指示に応じて任意の範囲の分子機能ネットワークを生 成してグラフィックス表示し、 生体イベントの情報と分子ネットワークとの関係 を利用者が容易に調べることを可能にする手段を提供することが本宪明の課題で あ α  An object of the present invention is to provide a method and a system for freely processing and displaying a molecular function network including information on a biological event using a computer. More specifically, an arbitrary range of molecular function networks can be generated according to the user's instructions and displayed as graphics, allowing users to easily examine the relationship between biological event information and molecular networks. It is an issue of the present invention to provide means for

生体イベントは相互に関連をもつ場合があり、 そのような関連を利用者が容易 に調べることを可能にする手段を提供することも本発明の課題である。 さらに、 生体分子からなる分子機能ネットワークのみならず、 医薬分子や生体外に由来す る分子、 異生物種の生体分子などを含む分子機能ネットワークを利用者が容易に 調べることを可能にする手段を提供することも本発明の課題である。  Biological events may be related to each other, and it is also an object of the present invention to provide a means for allowing a user to easily check such a relationship. Furthermore, there is a means to enable users to easily examine not only molecular functional networks consisting of biomolecules, but also molecular functional networks that include drug molecules, molecules derived from outside the body, and biomolecules of different species. Provision is also an object of the present invention.

本発明者らは、 上記の課題を解決すべく鋭意努力した結果、 利用者の指示に応 じて任意の範囲の分子機能ネットワークを生成する手段と、 該分子機能ネットヮ ークをグラフィックス表示する手段と、 表示された分子機能ネットワーク中の任 意の要素を利用者が指定してさらに分子機能ネットワークの生成とグラフィック ス表示を行う手段を組み合わせることにより、 上記の課題を解決できることを見 出した。 The present inventors have worked diligently to solve the above problems, and as a result, responded to user instructions. Means for generating a molecular function network in an arbitrary range, a means for displaying the molecular function network in a graphic form, and a method in which a user designates an arbitrary element in the displayed molecular function network to specify the molecular function network. We have found that the above problems can be solved by combining the means for generating a function network and displaying graphics.

本発明によれば、 利用者の指示に応じて任意の範囲の分子機能ネットワークを 生成し、 該分子機能ネットワークをグラフィックス表示するグラフィカルユーザ 一インターフェースが提供される。 また、 本発明により、 分子機能ネットワーク に含まれる分子ネットワークを表示する分子ネットワークウィンドウと、 該分子 機能ネッ トワークに含まれる分子、 分子対、 及び生体イベントからなる群から選 ばれる 1以上の情報を表示する情報ウインドウとを備え、 分子ネットワークウイ ンドウと情報ウインドウ中の互いに関連する項目とを連動して操作することを特 徴とするグラフィカルユーザーインターフェースも提供される。  According to the present invention, there is provided a graphical user interface for generating a molecular function network in an arbitrary range in accordance with a user's instruction and displaying the molecular function network in a graphic form. Further, according to the present invention, a molecular network window for displaying a molecular network included in the molecular function network, and one or more information selected from the group consisting of a molecule, a molecule pair, and a biological event included in the molecular function network are displayed. There is also provided a graphical user interface that includes an information window that operates in conjunction with the molecular network window and related items in the information window.

本発明の好ましい態様により、 下記の発明が提供される。  According to a preferred embodiment of the present invention, the following invention is provided.

分子ネットワークウィンドウ中の分子対と、 該分子対の量的及び/又は質的な変 動に起因して起こり、 又は該分子対の量的及び Z又は質的な変動の原因となる生 体ィベントの情報とを互いに関連付けて表示し、 該表示項目を連動して操作する ことを特徴とするグラフィカルユーザーインターフェース ; Molecular pairs in the molecular network window and biological events that occur due to quantitative and / or qualitative changes in the molecular pairs or that cause quantitative and Z or qualitative changes in the molecular pairs A graphical user interface for displaying the information of each other in association with each other and operating the display items in conjunction with each other;

分子ネットワークウィンドウ中の分子と、 該分子の量的及びノ又は質的な変動に 起因して起こり、 又は該分子の量的及ぴ 又は質的な変動の原因となる生体ィべ ントの情報とを互いに関連付けて表示し、 該表示項目を連動して操作することを 特徴とするグラフィカルユーザーインターフェース ; Information on the molecule in the molecular network window and the information on the biological event that occurs due to the quantitative and / or qualitative variation of the molecule or that causes the quantitative and / or qualitative variation of the molecule. A graphical user interface for displaying the items in association with each other and operating the displayed items in conjunction with each other;

分子ネットワークウインドウ中の分子と該分子に対して作用する医薬/生理活性 分子の情報とを互いに関連付けて表示し、 該表示項目を連動して操作することを 特徴とするグラフィカルユーザーインターフェース ; A graphical user interface for displaying a molecule in a molecule network window and information on a drug / bioactive molecule acting on the molecule in association with each other, and operating the displayed items in conjunction with each other;

分子ネットワークウィンドウ中の分子のリストを表示するウィンドウを備え、 分 子ネットワーク中の分子と該リストウィンドウ中の項目とを連動して操作するこ とを特徴とするグラフィカルユーザーインターフェース; A window that displays the list of molecules in the molecule network window is provided, and the molecules in the molecule network can be operated in conjunction with the items in the list window. A graphical user interface characterized by:

分子ネットワークウィンドウ中の分子及び/又は分子対に関する情報のリストを 表示するウィンドウを備え、 分子ネットワーク中の分子及び/又は分子対と該リ ストウインドウ中の項目とを連動して操作することを特徴とするグラフィカルュ 一ザ一インターフェース ; It has a window that displays a list of information about molecules and / or molecule pairs in the molecule network window, and operates in conjunction with the molecules and / or molecule pairs in the molecule network and the items in the list window. Graphical user interface;

分子及び/又は分子対に関する情報をカテゴリ化又は階層化して表示することを 特徴とする上記のグラフィカルユーザ一インターフェース; A graphical user interface as described above, characterized by displaying information on molecules and / or molecule pairs in a categorized or hierarchical manner;

分子ネットワークウインドウ中の分子及び/又は分子対が帰属する生物学的パス ウェイのリストを表示するウィンドウを備え、 分子ネットワーク中の分子及び z 又は分子対と該リストウインドウ中の項目とを連動して操作することを特徴とす るグラフィカノレユーザーインターフェース ; A window is provided for displaying a list of biological pathways to which the molecules and / or molecule pairs in the molecule network window belong, and the molecules and z or the molecule pairs in the molecule network are linked with the items in the list window. Graphic user interface characterized by operation;

生物学的パスゥヱイをカテゴリ化又は階層化して表示することを特徴とする上記 のグラフィカノレユーザーインターフェース ; A graphical user interface as described above, characterized in that the biological pathways are displayed in a categorized or hierarchical manner;

分子ネットワークウィンドウ中の分子及び/又は分子対が関係する生体ィベント の情報のリストを表示するウィンドウを備え、 分子ネットワーク中の該分子及び /又は分子対と該リストウインドウ中の項目とを連動して操作することを特徴と するグラフィカルユーザーインターフェース; A window is provided for displaying a list of information on biological events related to molecules and / or molecule pairs in the molecule network window, and the molecules and / or molecule pairs in the molecule network are linked to the items in the list window. Graphical user interface characterized by operation;

生体ィベントを階層化して表示することを特徴とする上記のグラフィカルユーザ ーィンターフェース ; The above graphical user interface, wherein the biological events are displayed in a hierarchical manner;

階層化した生体ィベントとして Gene Ontologyを用いる上記のグラフィカルユー ザ一インターフェース ; The above graphical user interface using Gene Ontology as a layered biological event;

病態イ^ントの情報のリストを表示するウィンドウを備え、 該リストウィンドウ 中で互いに関連する項目を連動して操作することを特徴とするグラフィカルユー ザーィンターフェース ; A graphical user interface having a window for displaying a list of information on pathological events, wherein the related items are operated in conjunction with each other in the list window;

病態ィベントをカテゴリ別に表示することを特徴とする上記のグラフィカルユー ザ一インターフェース ; The graphical user interface as described above, wherein the disease state events are displayed by category;

病態イベントを階層化して表示することを特徴とする上記のグラフィカルユーザ ーィンターフェース ; The graphical user as described above, wherein the pathological events are displayed in a hierarchical manner. Interface;

病態イベントに関係する生体分子の量的及び/又は質的な変動に関する情報のリ ス トを含む上記のグラフィカノレユーザーインターフヱース ; A graphical user interface as described above, containing a list of information on quantitative and / or qualitative changes in biomolecules associated with the pathological event;

分子機能ネットワークの情報に対してキーワード検索を行ない、 該検索でヒット した項目を分子ネットワークウィンドウ及び/又は関連するリストウインドウ中 で強調して表示することを特徴とするグラフィカルユーザーインターフェース ; 分子ネットワークウィンドウ中の 1又は 2以上の分子及び/又は分子対を選択し、 該分子及ぴノ又は分子対を端点として指定してコネクト検索により分子機能ネッ トワークを生成して表示することを特徴とするグラフィカルユーザーィンターフ エース ; A graphical user interface wherein a keyword search is performed on the information of the molecular function network, and the items hit by the search are highlighted and displayed in a molecular network window and / or a related list window; A graphical user characterized in that one or more molecules and / or molecule pairs are selected, the molecule and the molecule or the molecule pair are designated as end points, and a molecular function network is generated and displayed by a connect search. INTERFACE Ace;

修飾状態及び/又は活性化状態の情報に基づいて、 記号及ぴ 又は色の種類によ り分子及び/又は分子対を区別して表示することを特徴とする分子機能ネットヮ ークの表示方法; A method for displaying a molecular function network, wherein a molecule and / or a molecule pair is distinguished and displayed by a symbol and / or a color type based on information on a modification state and / or an activation state;

生体イベントの情報に基づいて、 記号及び z又は色の種類により分子及び/又は 分子対を区別して表示することを特徴とする分子機能ネットワークの表示方法; 生理活性分子の作用の対象となる生体分子の情報に基づいて、 記号及び 又は色 の種類により分子及び/又は分子対を区別して表示することを特徴とする分子機 能ネットワークの表示方法; A method for displaying a molecule-function network, wherein a molecule and / or a molecule pair is distinguished and displayed by a symbol and z or a color type based on information of a biological event; a biomolecule to be acted on by a bioactive molecule A method for displaying a molecular function network, wherein a molecule and / or a molecule pair is distinguished and displayed by a symbol and / or a color based on the information of

分子及びノ又は分子対の量的及び/又は質的状態を表わす数値情報に基づいて、 記号及び/又は色の種類により分子及び/又は分子対を区別して表示することを 特徴とする分子機能ネットワークの表示方法; A molecular function network characterized by distinguishing molecules and / or molecule pairs by symbol and / or color type based on numerical information indicating the quantitative and / or qualitative state of molecules and / or molecule pairs. Display method;

数値情報として、 DNA マイクロアレイ、 プロテオミタス、 メタポロミタスのいず れかの実験法により得られたものを用いることを特徴とする上記の分子機能ネッ トワークの表示方法; The method for displaying a molecular function network as described above, wherein numerical information obtained by an experimental method of any one of DNA microarray, proteomitas, and metaporomitas is used;

異なる生物種の mRNAまたは蛋白質に関する数値情報を orthologの関係に基づい て対応付けする とを特徴とする上記の分子機能ネットワークの表示方法; 分子対の関連付け情報に基づいて、 描画方法により分子対を結ぶ辺を区別して表 示することを特徴とする分子機能ネットワークの表示方法; A method for displaying a molecular function network as described above, characterized in that numerical information on mRNA or protein of different species is associated based on the ortholog relation; a molecular pair is connected by a drawing method based on the information on the association of molecular pairs. Table with distinct sides A method for displaying a molecular function network characterized by showing;

2以上の生体分子からなる複合体を表示するにあたり、 複合体を表わす一つの記 号で表示するか、 あるいは各構成分子を表わす複数の記号で表示するかを切り替 えることが可能であることを特徴とする分子機能ネットワークの表示方法; 分子ネットワーク中の分子及ぴ 又は分子対が関係する生体イベントを頂点とし て表示し、 該分子及び/又は分子対と該頂点との間を辺で結んで表示することを 特徴とする分子機能ネットワークの表示方法;  When displaying a complex composed of two or more biomolecules, it is possible to switch between displaying a single symbol representing the complex or displaying multiple symbols representing each constituent molecule. A method of displaying a characteristic molecular function network; a biological event relating to a molecule and / or a molecule pair in the molecular network is displayed as a vertex, and the molecule and / or the molecule pair and the vertex are connected by an edge. Displaying a molecular function network characterized by displaying;

分子ネットワーク中の分子及び/又は分子対を作用の標的とする生理活性分子を 頂点として表示し、 該分子及ぴ 又は分子対と該頂点との間を辺で結んで表示す ることを特徴とする分子機能ネットワークの表示方法; A bioactive molecule that targets a molecule and / or a molecule pair in a molecular network as a target of action is displayed as a vertex, and the molecule and / or molecule pair and the vertex are connected by an edge to be displayed. How to display molecular function networks

分子ネットワーク中の分子及び Z又は分子対が関係する生物学的パスウェイ及び Z又は他の分子ネットワークを頂点として表示し、 該分子及び Z又は分子対と該 頂点との間を辺で結んで表示することを特徴とする分子機能ネットワークの表示 方法; Display the biological pathway and Z or other molecular network related to the molecule and Z or the molecule pair in the molecular network as a vertex, and display the molecule and Z or the molecule pair and the vertex by connecting the edge with the edge. A method for displaying a molecular function network, characterized by:

2以上の端点から共通上流分子又は共通下流分子に至る分子ネットワークをコネ クト検索により生成し、 該共通上流分子又は共通下流分子をマーク付けして表示 することを特徴とする分子機能ネットワークの表示方法;  A method for displaying a molecular functional network, wherein a molecular network from two or more end points to a common upstream molecule or a common downstream molecule is generated by a connect search, and the common upstream molecule or the common downstream molecule is marked and displayed. ;

—度生成した分子ネットワークの中で 1以上の分子を指定して再度コネクト検索 を行ない、 そこで生成される部分的な分子ネットワークを元のネットワーク中で マークして表示する方法;  —Specify one or more molecules in the generated molecular network, perform a connect search again, and mark and display the partial molecular network generated in the original network;

上記のいずれかに記載のグラフィカルユーザーィンターフェース又は表示方法を 実行する分子機能ネットワークの表示プログラム; A display program for a molecular function network that executes the graphical user interface or display method according to any of the above;

上記の表示方法を実行する分子機能ネットワークの表示プログラム; A display program for a molecular function network that executes the above display method;

上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な媒体;及び A computer-readable medium storing the above program; and

上記のプログラムを実行可能な分子機能ネットワークの表示装置。 図面の簡単な説明 A display device for a molecular function network capable of executing the above program. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

第 1図は、 本発明のグラフィカルユーザーインターフェースの表示例を示す図 である。  FIG. 1 is a diagram showing a display example of a graphical user interface of the present invention.

第 2図は、 複合体を展開して表示する例を示す図である。  FIG. 2 is a diagram showing an example in which a complex is expanded and displayed.

第 3図は、 修飾状態及び 又は活性化状態により分子を区別して表示する例を 示す図である。  FIG. 3 is a diagram showing an example in which molecules are distinguished and displayed according to a modification state and / or an activation state.

第 4図は、 分子の間の関係に応じて分子を結ぶ辺を区別して表示する例を示す 図である。  FIG. 4 is a diagram showing an example in which sides connecting molecules are distinguished and displayed according to the relationship between the molecules.

第 5図は、 分子ネットワークに生体イベントとパスゥヱイを加えて表示する例 を示す図である。太い矢印で結ばれた「粘液分泌」 「気管支収縮」 などが生体ィべ ントであり、 太い矢印で結ばれた 「ァラキドン酸カスケード」 などがパスウェイ である。  FIG. 5 is a diagram showing an example in which a biological event and a passway are added to a molecular network and displayed. Biological events include “mucus secretion” and “bronchoconstriction” connected by thick arrows, and “arachidonic acid cascade” connected by thick arrows are pathways.

第 6図は、 分子ネットワークウインドウと情報ウインドウ中の分子対の項目を 連動して表示した例を示す図である。  FIG. 6 is a diagram showing an example in which the items of the molecule pairs in the molecule network window and the information window are displayed in association with each other.

第 7図は、 分子ネットワークウィンドウと情報ウィンドウ中の病態イベントの 項目を連動して表示した例を示す図である。  FIG. 7 is a diagram showing an example in which the items of the pathological event in the molecular network window and the information window are displayed in association with each other.

第 8図は、 分子ネットワークウィンドウと情報ウィンドウ中の医薬分子情報の 項目を連動して表示した例を示す図である。  FIG. 8 is a diagram showing an example in which items of drug molecule information in the molecule network window and the information window are displayed in association with each other.

第 9図は、 転写因子による蛋白質の発現制御の分子ネットワークのパーティシ ョン化グラフによる表示例を示す図である。  FIG. 9 is a diagram showing a display example of a molecular network for controlling the expression of a protein by a transcription factor, using a partitioning graph.

第 1 0図は、 分子ネットワーク中の一つの分子を起点として指定してコネクト 検索を行ない、 分子ネットワークの拡張を行なう例を示す図である。 .  FIG. 10 is a diagram showing an example of extending a molecular network by performing a connect search by designating one molecule in the molecular network as a starting point. .

第 1 1図は、 2つの分子から共通上流分子を検索して分子ネットワーク中で共 通上流分子をマークして表示する例を示す図である。 検索の起点とした分子は * 印で、 共通上流分子は #印で、 それぞれマークされている。  FIG. 11 is a diagram showing an example of searching for a common upstream molecule from two molecules and marking and displaying the common upstream molecule in a molecular network. The molecule used as the starting point of the search is marked with *, and the common upstream molecule is marked with #.

第 1 2図は、 一度生成した分子ネットワーク中で、 起点となる分子と終点とな る分子を指定して、 それらの間を再度コネクト検索して得られる部分ネットヮー クをマークして表示した例を示す図である。 Fig. 12 shows a partial network obtained by specifying a molecule to be the starting point and a molecule to be the ending point in the molecular network once generated, and performing a connect search again between them. FIG. 8 is a diagram showing an example in which a mark is displayed.

第 1 3図は、 階層化して表現された病態イベントの情報と分子ネットワークを 連動して操作するグラフィカルユーザーィンターフェースの表示例を示す図であ る。  FIG. 13 is a diagram showing a display example of a graphical user interface for operating the molecular network in association with information on a pathological event expressed in a hierarchical manner.

第 1 4図は、 階層化して表現された生体イベントの情報である Gene Ontology と分子ネットワークを連動して操作するグラフィカルユーザーィンターフェース の表示例を示す図である。  FIG. 14 is a diagram showing a display example of a graphical user interface for operating a molecular network in conjunction with Gene Ontology, which is information on biological events represented in a hierarchical manner.

- 第 1 5図は、 分子ネットワークと様々な生物情報や関連情報との結び付けの概 念を示す図である。 発明を実施するための最良の形態  -Figure 15 shows the concept of linking molecular networks with various biological and related information. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、 適宜図面を参照しつつ本発明の実施形態を具体的に説明するが、 本発明 の範囲はこれにより限定されるものではない。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings as appropriate, but the scope of the present invention is not limited thereto.

本明細書における用語の意味又は定義は以下の通りである。  The meanings or definitions of the terms in this specification are as follows.

「生体」 とは、 例えばオルガネラ、 細胞、 組織、 臓器、 生物個体を含む概念で ある。 また、 バクテリア、 ウィルス、 プリオンのように生物に寄生する生命体も 生体の概念に含まれる。  “Organism” is a concept that includes, for example, organelles, cells, tissues, organs, and living organisms. In addition, living organisms such as bacteria, viruses, and prions that are parasitic on living organisms are also included in the concept of living organisms.

「生体イベント」 とは、 生体において内因的に又は外因的に現れるすべての現 象、応答、反応、症状を含む概念である。具体的な例として、転写、細胞の遊走、 細胞の接着、 細胞分裂、 神経回路興奮、 血管収縮、 血圧上昇、 血糖低下、 発熱、 痙攣、異種生物及びウィルスなど寄生体による感染その他を挙げることができる。 また、 光や熱などの生体外部からの物理的な刺激に対する応答も生体ィベントの 概念に含めることができる。  “Biological event” is a concept that includes all phenomena, responses, reactions, and symptoms that occur endogenously or exogenously in a living body. Specific examples include transcription, cell migration, cell adhesion, cell division, neural circuit excitation, vasoconstriction, increased blood pressure, hypoglycemia, fever, convulsions, infection by foreign organisms and parasites such as viruses, and the like. it can. In addition, the response to a physical stimulus from outside the living body such as light or heat can be included in the concept of a living event.

「病態イベント」 とは、 「生体イベント」 に含まれる概念であって、 「生体ィべ ント」 が亢進、 低下又は質的に変化した結果、 疾患又は病態であると判断できる 状態をいう。 例えば、 血圧上昇の 「生体イベント」 が異常に宂進した結果の 「病 態イベント」 として高血圧又は高血圧症を挙げることができ、 血糖が正常範囲を 超えた結果の 「病態イベント」 として高血糖又は糖尿病を挙げることができる。 また、 上記の例のように単一の生体イベントに関連するものだけではなく、 複数 の種類の生体イベントが関連している病態イベントもある。 さらに、 疾患名、 症 状 ·症候、 臨床検査項目、 疾患分類、 合併症などの疾患に関係する情報も、 本発 明においては広い意味で病態イベントの情報として扱うことができる。 The “pathological event” is a concept included in the “biological event”, and refers to a state in which the “biological event” can be determined to be a disease or pathological condition as a result of an increase, decrease, or qualitative change in the “biological event”. For example, “pathological events” as a result of abnormally increasing “biological events” of increased blood pressure may include hypertension or hypertension, and blood glucose may fall within a normal range. A “pathological event” that exceeds the result may include hyperglycemia or diabetes. In addition, not only events related to a single biological event as in the above example, but also pathological events related to multiple types of biological events. Furthermore, in the present invention, information related to diseases such as disease names, symptoms / symptoms, clinical test items, disease classification, and complications can be treated as information on pathological events in a broad sense in the present invention.

「分子」 には、 生体中に存在する核酸、 蛋白質、 脂質、 糖質、 有機化合物、 無 機化合物、 金属イオン等が含まれる。 また、 生体外に存在するか生体外から摂取 される医薬分子、 栄養素、 環境汚染物質、 毒物などの分子も本発明の 「分子」 に 含まれる。 「生体分子」 とは生体内にもともと存在する分子のほ力、、 ウィルス若し くは細菌などの外来生物がもともと有する分子も含む。 「生理活性分子」 とは、 1 以上の生理活性を有する分子を意味し、 is薬を含む概念として用いる。  “Molecule” includes nucleic acids, proteins, lipids, carbohydrates, organic compounds, inorganic compounds, metal ions, and the like, which are present in living organisms. The “molecules” of the present invention also include molecules such as drug molecules, nutrients, environmental pollutants, and toxic substances that exist or are taken in vitro. The term “biomolecule” includes molecules that are naturally present in living organisms, as well as molecules originally possessed by foreign organisms such as viruses or bacteria. “Bioactive molecule” means a molecule having one or more physiological activities, and is used as a concept including an is drug.

「関連付け」 とは、 分子、 サブネット、 生体イベント、 病態イベント、 遺伝子 から選ばれる 2以上のデータ項目の間に直接的又は間接的に関連性があると示す こと又は記録することをいう。 「関連付け情報」 とは「関連付け」することにより 記録された情報のことをいう。 「分子対」とは関連付けされた 2以上の分子の集合 を意味する。 分子及び/又は分子対を端点としてコネクト検索を行う方法につい ては、 例えば P C T/ J P 0 1 / 0 7 8 3 0号明細書又は P C T/ J P 0 3 / 0 2 8 4 7号明細書に詳細に記載されている。  “Association” means indicating or recording a direct or indirect association between two or more data items selected from molecules, subnets, biological events, pathological events, and genes. “Association information” means information recorded by “association”. A “molecule pair” refers to a collection of two or more associated molecules. The method of performing a connect search using a molecule and / or a molecule pair as an end point is described in detail in, for example, the specification of PCT / JP01 / 07830 or PCT / JP03 / 0284847. It is described in.

「生物学的パスゥヱイ」 とは、 名前をつけて呼ばれる一定の範囲の分子ネット ワークのことをいう。 以下、 単に 「パスゥヱイ」 と略して呼ぶ場合がある。 パス ウェイの例としては、 例えば、 解糖系、 クェン酸回路、 MAP キナーゼカスケ一 ド、 Caspaseカスケードなどが挙げられるが、 任意の範囲の分子ネットワークに 便宜的に名前をつけてパスゥヱイとして扱うことができることは言うまでもない。 第 1図に本発明実施形態のグラフィカルユーザーィンターフェースの表示例を 示す。 本実施形態のグラフィカルユーザーインターフヱ一スは、 分子機能ネット ワークに含まれる分子ネットワークを表示する分子ネットワークウィンドウと、 該分子機能ネットワークに含まれる分子、 分子対、 及び生体イベントノ病態ィべ ント (以下、 生体イベント、 及び生体イベントに含まれる病態イベントの両者又 はそのいずれかを意味するために生体ィベント z病態ィベントと表示する場合が ある) からなる群から選ばれる 1以上の情報を表示する情報ウィンドウとを含む ことを特徴とする。 “Biological pathway” refers to a range of molecular networks called by name. Hereinafter, it may be simply referred to as “pass path”. Examples of pathways include glycolysis, the citrate cycle, the MAP kinase cascade, and the Caspase cascade.However, it is convenient to name any arbitrary range of molecular networks and treat them as pathways. It goes without saying that you can do it. FIG. 1 shows a display example of a graphical user interface according to the embodiment of the present invention. The graphical user interface of the present embodiment includes a molecular network window displaying a molecular network included in the molecular function network, a molecule, a molecule pair included in the molecular function network, and a biological event pathology. At least one selected from the group consisting of a biological event and a biological event and / or a pathological event included in the biological event. And an information window to be displayed.

本実施形態で対象とする分子機能ネットワークのデータは、 例えば P C TZ J P 0 1 / 0 7 8 3 0号明細書又は P C T/ J P 0 3 / 0 2 8 4 7号明細書に記載 の方法により準備することができる。 同明細書に記載の方法によれば、 利用者が 指定した任意の分子、 生体ィベント又は病態イベントを含む任意の範囲の分子機 能ネットワークのデータを生成することが可能である。また、別の態様としては、' 例えば文献又は総説等に記載された分子機能ネットワークの情報を適切なコード 化方法により表現したデータを用いてもよい。  The data of the molecular function network targeted in the present embodiment is prepared by the method described in, for example, the specification of PC TZ JP 01/07830 or PCT / JP 03/02847. can do. According to the method described in the specification, it is possible to generate data of an arbitrary range of molecular functional networks including an arbitrary molecule, a biological event or a pathological event specified by a user. Further, as another embodiment, for example, data expressing information of a molecular function network described in a literature or a review by an appropriate encoding method may be used.

分子ネットワークウインドウ及び情報ウインドウは、 第 1図のように独立なゥ インドウとして表示してもよいし、 片方のウィンドウが他方のウィンドウ中に含 まれるように表示してもよい。 また、 複数の分子ネットワークウィンドウ及ぴ情 報ウィンドウを同時に表示してもよい。 例えば、 一つの情報ウィンドウには詳細 な情報を表示し、 もう一つの情報ウィンドウには表示項目のタイトルや略号など 概略情報のみを表示することもできる。 さらに別の態様としては、 複数の分子ネ ットワークウィンドウに対して一つの情報ウィンドウを表示してもよい。  The molecular network window and the information window may be displayed as independent windows as shown in FIG. 1, or may be displayed such that one window is included in the other window. Also, a plurality of molecular network windows and information windows may be displayed simultaneously. For example, one information window can display detailed information, and the other information window can display only summary information such as titles and abbreviations of display items. As yet another embodiment, one information window may be displayed for a plurality of molecular network windows.

分子ネットワークウィンドウには、 分子を頂点 (頂点は 「ノード」 と呼ばれる 場合もある) とし、 関係をもつ分子の間を辺で結んだグラフとして分子ネットヮ ークを表示することができる。 分子を表わす頂点は、 例えば蛋白質には楕円形、 低分子には長方形というように、 分子の種類に応じた記号により表示することが できる。 頂点という用語は、 一点のみを意味ずるものではなく、 面積を有する領 域を含めて広義に解釈する必要がある。  In the molecule network window, molecules can be displayed as vertices (the vertices are sometimes called “nodes”), and the molecule network can be displayed as a graph that connects related molecules with edges. The vertices representing a molecule can be represented by symbols according to the type of molecule, for example, an ellipse for a protein and a rectangle for a small molecule. The term vertex does not mean only one point, but must be interpreted in a broad sense, including areas with areas.

複数の分子が複合体を形成して一体として機能している場合には、 該複合体を When a plurality of molecules form a complex and function as one, the complex is

1つの分子と同様に一つの頂点として表示してもよい。 この場合、 複合体である ことを表わす別の記号により該複合体を表示するのが好ましい。 また、 第 2図に 示すように、 複合体を構成する分子を複合体を表わす記号中に展開して表示して もよい。 利用者が必要に応じて、 複合体を展開しない表示方法と、 展開した表示 方法とを切り替えられることは、 本発明のグラフィカルユーザーィンターフェ一 スの好ましい実施形態の一つである。 展開した場合の複合体の表現は第 2図のも のに限らず、 複合体の構成要素が区別できるような表現であれば、 いかなるもの を用いてもよいことは言うまでもない。 It may be displayed as one vertex like one molecule. In this case, it is preferable to display the complex with another symbol indicating that the complex is used. Fig. 2 As shown, the molecules constituting the complex may be expanded and displayed in the symbol representing the complex. One of the preferred embodiments of the graphical user interface of the present invention is that the user can switch between the display method in which the complex is not expanded and the expanded display method as required. The expression of the complex when expanded is not limited to that shown in Fig. 2, and it goes without saying that any expression may be used as long as the components of the complex can be distinguished.

リン酸化などの修飾を受けることにより分子ネットワーク中での他の分子との 関係が変化する分子については、 分子の修飾状態毎に別々の頂点を置いて分子ネ ットワークを表現してもよい。 また、 活性又は不活性の状態の違いにより他の分 子との関係が変化する分子については、 分子の活性化状態の違いごとに別々の頂 点を置いて分子ネットワークを表現してもよい。 この場合、 頂点の位置には、 第 3図に示すように分子を表わす記号に修飾状態及び/又は活性化状態を表わす記 号を付したものを表示するか、 あるいは修飾状態及び/又は活性化状態に応じて 異なる種類の記号を表示して、 修飾状態及び 又は活性化状態を区別できるよう にするとよい。 第 3図は記号の一つの例であり、 分子の修飾状態及び/又は活性 化状態の違いが利用者に容易に分かるような記号であれば、 どのような記号を用 いてもよいことは言うまでもない。  For a molecule whose relationship with other molecules in the molecular network changes due to modification such as phosphorylation, the molecular network may be represented by placing a separate vertex for each modification state of the molecule. In addition, for a molecule whose relationship with another molecule changes due to a difference in the active or inactive state, a separate network may be set for each difference in the activation state of the molecule to represent a molecular network. In this case, at the position of the vertex, a symbol representing the molecule and a symbol representing the modification state and / or activation state as shown in Fig. 3 shall be displayed, or the modification state and / or activation state shall be indicated. Different types of symbols may be displayed depending on the status so that the modified status and / or the activated status can be distinguished. Fig. 3 is an example of symbols, and it goes without saying that any symbol may be used as long as the user can easily recognize the difference between the modification state and / or the activation state of the molecule. No.

本発明の好ましい実施形態の一つとして、 分子及び/又は分子対の量的及ぴ Z 又は質的状態を表わす数値情報に基づいて、 記号及び Z又は色の種類により分子 及び/又は分子対を区別して表示する分子ネットワークの表示方法が提供される。 こうした数値情報の例としては、 DNAマイクロアレイ (DNAチップともよばれる) を使つた実験で測定される mR Aの量のデータ、プロテオミクス実験で測定される 蛋白質の量のデータ、 メタポローム実験で測定される代謝産物 (主に低分子物質 である) の量のデータなどを挙げることができる。 こうした物質の存在量の絶対 値だけでなく、 2以上の異なる状態 (例えば異なる細胞や臓器など) の間での物 質の存在量の比率の値も数値データとして用いることができる。  As one of preferred embodiments of the present invention, a molecule and / or a molecule pair is represented by a symbol and Z or a color based on numerical information indicating the quantitative and Z or qualitative state of the molecule and / or the molecule pair. A method for displaying a molecular network to be displayed in a distinguished manner is provided. Examples of such numerical information include data on the amount of mRNA measured in experiments using a DNA microarray (also called a DNA chip), data on the amount of protein measured in a proteomics experiment, and metabolism measured in a metaporome experiment. Data on the amount of products (mainly low molecular substances) can be cited. Not only the absolute value of the substance abundance but also the value of the ratio of the substance abundance between two or more different states (eg, different cells or organs) can be used as numerical data.

上記の数値情報が mRNAの量に関するものである場合は、 mRNAによりコードさ れる蛋白質に対応する分子ネットワーク中の分子を色分けして表示するとよい。 色分け以外の方法として、 分子ネットワーク中で分子を表す記号の大きさや種類 を数値情報に基づいて変化させてもよい。測定対象の mRNAや蛋白質が、分子ネッ トワーク中の蛋白質と異なる生物種由来のものである場合には、 生物種間の蛋白 質の対応関係に関する orthologの情報に基づいて、 測定対象の mRNAや蛋白質に 対応する蛋白質を分子ネットワーク中で特定し、 該蛋白質を数値情報に基づいて 色付けすることもできる。 こうした数値情報に基づく分子ネットワーク中の分子 の表示方法は、 利用者が実験データを分子ネットワークに照らして解釈するうえ で有用である。 If the above numerical information relates to the amount of mRNA, it is coded by mRNA. The molecules in the molecular network corresponding to the protein to be displayed may be displayed in different colors. As a method other than color coding, the size and type of a symbol representing a molecule in a molecular network may be changed based on numerical information. If the mRNA or protein to be measured is derived from a different species than the proteins in the molecular network, the mRNA or protein to be measured is determined based on ortholog information on the correspondence between the species and the proteins. It is also possible to specify a protein corresponding to in a molecular network and color the protein based on numerical information. Such a method of displaying molecules in a molecular network based on numerical information is useful for users to interpret experimental data in light of the molecular network.

関係をもつ分子 (すなわち分子対) の間の辺の描き方 (描画方法) は、 該分子 の間の関係に応じて変えてもよい。 例えば、 第 4図のように、 分子間の結合の関 係を実線矢印で、 阻害分子とその標的分子の間の関係を横棒付き矢印で、 転写因 子と転写制御される蛋白質との関係を点線矢印で、 酵素反応に関わる基質、 生成 物、 触媒する酵素の関係を分岐した矢印で表現することができる。 矢印の方向は シグナル伝達の方向に従って決めるとよいが、 方向が定められないような場合は 矢印なしの 純な線を描いてもよい。 このような線の種類による表現のほ力、 分 子の間の関係に応じて線の太さや色分けを変えてもよい。  The way of drawing (drawing method) between the related molecules (that is, the molecule pair) may be changed according to the relationship between the molecules. For example, as shown in Fig. 4, the relationship between binding between molecules is indicated by a solid line arrow, the relationship between an inhibitory molecule and its target molecule is indicated by an arrow with a horizontal bar, and the relationship between a transcription factor and a transcriptionally regulated protein. Can be represented by dotted arrows, and the relationship between substrates, products, and catalyzing enzymes involved in the enzyme reaction can be represented by branched arrows. The direction of the arrow should be determined according to the direction of signal transmission, but if the direction cannot be determined, a pure line without an arrow may be drawn. The thickness and color classification of the line may be changed according to the power of expression and the relationship between the molecules according to the type of the line.

上記のように分子間の関係に応じて分子間の辺の描き方を変えることにより、 第 1図、 第 5図、 及び第 8図に示したように、 シグナル伝達、 酵素反応、 転写因 子による蛋白質の発現調節など、 異なる種類の分子間の関係を含む分子ネットヮ ークを利用者が理解しやすい形で表示できるようになる。 また、 第 5図および第 8図に示したように、 蛋白質 (楕円形で示されている) の間の関係と低分子 (長 方形で示されている) の酵素反応による変換 (代謝) の関係を、 一つの分子ネッ トワークに一緒に含めて表示できる。 このように、 分子間の関係に応じて分子間 の辺の描き方を変えることにより、 異なる種類の分子間の関係を含む分子ネット ワークを表示することは、 本発明の好ましい実施形態の一つである。  By changing the way of drawing the edges between molecules according to the relationship between molecules as described above, as shown in FIGS. 1, 5, and 8, signal transduction, enzymatic reaction, transcription factor This makes it possible to display a molecular network including relationships between different types of molecules, such as regulation of protein expression by the user, in a form that is easy for the user to understand. In addition, as shown in Figs. 5 and 8, the relationship between proteins (indicated by ellipses) and the conversion (metabolism) of enzymatic reactions of small molecules (indicated by rectangles) are shown. Relationships can be displayed together in a single molecular network. As described above, displaying the molecular network including the relationship between different types of molecules by changing the way of drawing the sides between the molecules according to the relationship between the molecules is one of the preferred embodiments of the present invention. It is.

分子間の関係の種類に応じてコネクト検索の際に分子間を連結するか否かを制 御して、 異なる分子ネットワークを生成して表示することも本発明の好ましい実 施形態の一つである。 例えば、 分子間の関係として酵素反応の関係だけをコネク ト検索に用いることにより、 代 系やキナーゼカスケ一ドのような酵素反応だけ からなる分子ネットワークを生成して表示することができる。 また、 分子間の関 係として転写因子と転写制御される蛋白質との関係だけをコネクト検索に用いる ことにより、 蛋白質の転写制御の分子ネットワークを生成して表示することがで きる。 このような分子間の関係の種類の例としては、 酵素反応、 活性化、 不活性 化、 阻害、 結合、 蛋白質の発現誘導、 蛋白質の発現抑制などを挙げることができ る。 分子間の関係の種類の分け方はこれらに限らないし、 2以上の種類の分子間 の関係を用いてもよいことは言うまでもない。 Depending on the type of relationship between molecules, whether or not to connect molecules during connect search is controlled. Controlling to generate and display different molecular networks is also one of the preferred embodiments of the present invention. For example, by using only the relationship of an enzyme reaction as a relationship between molecules in a connection search, a molecular network consisting of only an enzyme reaction such as a metabolic system or a kinase cascade can be generated and displayed. In addition, by using only the relationship between a transcription factor and a protein whose transcription is regulated as a relationship between molecules in a connect search, a molecular network for protein transcription regulation can be generated and displayed. Examples of such types of relationships between molecules include enzymatic reactions, activation, inactivation, inhibition, binding, protein expression induction, protein expression suppression, and the like. The method of dividing the type of the relationship between molecules is not limited to these, and it goes without saying that the relationship between two or more types of molecules may be used.

分子ネットワークを構成する各分子 (頂点) の位置は、 利用者がマウス等の入 力装置を用いて対話的に定めてもよいが、 より好ましくは、 各分子を表わす記号 がなるベく重ならなレ、最適な配置になるように計算により決定するとよい。 この ための計算ァノレゴリズムとしては、 例えば Force Directed Method や Layer Drawingsなどの方 fe (G. D. Battista et al. , Graph Drawing -Algoritnms for the Visualization of Graphs, Chapter 9 & 10, Prentice Hall, 1999) を用レヽ ることができる。  The position of each molecule (vertex) constituting the molecular network may be determined interactively by a user using an input device such as a mouse, but more preferably, if the symbol representing each molecule is as large as possible. It may be determined by calculation so as to obtain an optimal arrangement. As a computational algorithm for this purpose, for example, a method such as Force Directed Method or Layer Drawings fe (GD Battista et al., Graph Drawing -Algoritnms for the Visualization of Graphs, Chapter 9 & 10, Prentice Hall, 1999) is used. be able to.

コネクト検索により多数の分子を含む分子ネットワークが生成された場合には、 上記の最適配置の方法だけでは分子ネットワークのグラフが複雑になりすぎて利 用者が容易に理解できない場合がある。 このような場合には、 さらに以下のよう な方法で「パーティション化グラフ」として分子ネットワークを表示してもよい。 この方法は、 1つの分子ネットワークのグラフが複数の領域(以下、 「パーティシ ヨン」 とよぶ) に分割され、 パーティション毎にそれに属するノードが最適配置 されるように描画されることを特徴とする。  When a molecular network including a large number of molecules is generated by the connect search, the graph of the molecular network may be too complicated to be easily understood by the user only with the above-described optimal arrangement method. In such a case, the molecular network may be displayed as a “partitioning graph” by the following method. This method is characterized in that a graph of one molecular network is divided into a plurality of regions (hereinafter, referred to as "partitions"), and is rendered so that nodes belonging to each partition are optimally arranged. .

分子ネットワークのグラフのあるノードと直接連結しているノードのことを、 以下 「隣接ノード」 とよぶ。 分子ネットワーク中の各ノードのうちで、 隣接ノー ドを一定以上もつノードをパーティションの中心となるノード(以下、 「中心ノー ド」 とよぶ) として選択する。 中心ノードとそれに連結している隣接ノードによ りパーティションを構成する。 分子ネットワーク全体について複数のパーティシ ョンを決定した後に、 各パーティションの中心ノードを最適な位置に配置する。 この目的には、 上記の計算アルゴリズムゃシユミレーティッドアニーリング法を 用いることができる。 Nodes that are directly connected to a certain node in the graph of the molecular network are hereinafter referred to as “adjacent nodes”. Among the nodes in the molecular network, a node having a certain number of adjacent nodes is a node at the center of the partition (hereinafter, “central node”). Do ”). A partition is composed of a central node and adjacent nodes connected to it. After determining multiple partitions for the entire molecular network, the central node of each partition is located at the optimal position. For this purpose, the above-mentioned calculation algorithm ゃ simulated annealing method can be used.

.このようにして中心ノードの暫定的な配置を決定した後、 パーティション毎に 隣接ノードを最適配置する。 最後に、 異なるパーティションに属する分子同士の 衝突を回避しつつ、 各パーティションの中心ノードと隣接ノードの配置を再調整 する。 この目的には、 例えば Force Transfer法を用いることができる。 第 9図に このようにして配置を決定したパーティション化グラフの表示例を示す。  After the provisional arrangement of the central node is determined in this way, the adjacent nodes are optimally arranged for each partition. Finally, the arrangement of the central node and adjacent nodes of each partition is readjusted while avoiding collisions between molecules belonging to different partitions. For this purpose, for example, the Force Transfer method can be used. Fig. 9 shows a display example of the partitioning graph whose layout is determined in this way.

本発明の実施形態の一つとして、 分子ネットワークウィンドウに表示された分 子ネットワークのグラフの各ノードの配置を表す座標をファイルに保存し、 利用 者が望む時に分子ネットワークの配置を再現できるようにする方法が提供される。 別の実施形態として、 分子ネットワークのグラフを構成する分子 (グラフのノー ドに該当する) と分子対(グラフの辺に該当する)のリストをファイルに保存し、 利用者が望む時にコネクト検索を再実行することなく該分子ネットワークを再現 できるようにする方法も提供される。 さらに、 これら 2種類の方法を合わせて行 なうことにより、 利用者が一度生成して表示した分子ネットワークを、 利用者が 望む時に配置まで含めて容易に再現することが可能となる。 これらの方法を実行 するグラフィカルユーザーィンターフェースも本発明の実施形態の一つである。 本発明の実施形態の一つとして、 分子ネットワークウィンドウ中の 1又は 2以 上の分子及び 又は分子対を選択し、 該分子及び/又は分子対を端点として指定 してコネクト検索により分子ネットワークを生成して表示することを特徴とする グラフィカルユーザーインターフェースが提供される。 この場合に、 コネクト検 索により生成された分子ネットワークは新しい分子ネットワークウィンドウに表 示もよいし、 元の分子ネットワークに追加して表示してもよい。 元の分子ネット ワークに追加することにより、 利用者は対話的かつ容易に分子ネットワークの拡 張を行うことができる。 第 1 0図に、 このような分子ネットワークの拡張操作の 例を示す。 As one embodiment of the present invention, coordinates representing the arrangement of each node of the molecular network graph displayed in the molecular network window are stored in a file so that the arrangement of the molecular network can be reproduced when the user desires. A method is provided for doing so. In another embodiment, a list of molecules (corresponding to the nodes of the graph) and molecule pairs (corresponding to the edges of the graph) constituting the graph of the molecular network is saved in a file, and the connect search is performed when the user desires. Methods are also provided that allow the molecular network to be reproduced without re-execution. In addition, by combining these two methods, it is possible to easily reproduce the molecular network once generated and displayed by the user, including the arrangement when the user desires. A graphical user interface for performing these methods is also an embodiment of the present invention. As one embodiment of the present invention, a molecular network is generated by selecting one or more molecules and / or molecule pairs in a molecule network window, designating the molecules and / or molecule pairs as end points, and performing a connect search. A graphical user interface is provided, wherein the graphical user interface is displayed. In this case, the molecular network generated by the connect search may be displayed in a new molecular network window, or may be displayed in addition to the original molecular network. By adding to the original molecular network, users can expand the molecular network interactively and easily. Zhang can be done. FIG. 10 shows an example of such a molecular network expansion operation.

分子ネットワークのグラフに対して、 該分子ネットワークに関係する生体ィべ ントを頂点として加えて描いてもよい。 この場合、 生体イベントを分子とは異な る記号により表示することが好ましい。 例えば、 ある分子と分子の間の関係が成 立する (すなわち分子対が形成される) ことにより引き起こされる生体イベント Biological events related to the molecular network may be added to the graph of the molecular network as vertices. In this case, it is preferable to display the biological event using a symbol different from the molecule. For example, a biological event caused by the establishment of a relationship between molecules (ie, the formation of a molecule pair).

(以下、 下流生体イベントとよぶ) については、 該分子対 (又は分子対のいずれ かの分子) カ ら該下流生体イベントに向けて矢印を くとよい。 ある生体ィベン トが起こることにより、 ある分子と分子の間の関係が成立する (すなわち分子対 が形成される) ようになる場合には、 該生体イベント (以下、 上流生体イベント とよぶ) から該分子対 (又は分子対のいずれかの分子) に向けて矢印を描くとよ レ、。 Regarding (hereinafter referred to as a downstream biological event), an arrow may be drawn from the molecule pair (or any molecule of the molecule pair) toward the downstream biological event. When a certain biological event occurs and a relationship between certain molecules is established (that is, a molecule pair is formed), the biological event (hereinafter, referred to as an upstream biological event) is used to determine the relationship between the molecules. Draw an arrow toward the molecule pair (or any molecule of the molecule pair).

分子ネットワークのグラフに対して、 該分子ネットワーク中の分子が関係する パスゥヱイを頂点として加えて描いてもよい。 この場合、 パスウェイを分子とは 異なる記号により表示することが好ましい。 例えば、 ある分子対が形成されるこ とにより、 あるパスウェイが作動するような場合には、 該分子対 (又は分子対の いずれかの分子) から該パスウェイ (以下、 「下流パスウェイ」 とよぶ) に向けて 矢印を描くとよい。 あるパスゥヱイが作動することにより、 ある分子対が形成さ れるようになる場合には、該パスウェイ (以下、 「上流パスウェイ」 とよぶ) から 該分子対 (又は分子対のいずれかの分子) に向けて矢印を插くとよい。  The graph of the molecular network may be drawn by adding the path paths related to the molecules in the molecular network as vertices. In this case, it is preferable to display the pathway with a symbol different from the molecule. For example, when a certain molecule pair is formed and a certain pathway is activated, the molecule pair (or any molecule of the molecule pair) is converted to the pathway (hereinafter, referred to as “downstream pathway”). Draw an arrow toward. When a certain pair of molecules is formed by the operation of a certain path pair, the pair of molecules is directed from the above-mentioned pathway (hereinafter referred to as “upstream pathway”) to the above-mentioned molecule pair (or any molecule of the molecule pair). And insert an arrow.

上記のように 子ネットワークに生体ィベント及び/又はパスゥヱイを加えて 描く場合には、 分子と生体ィベント及ぴ 又はパスウェイとを表わす記号がなる ベく重ならない最適な配置となるように計算により決定するとよい。 第 5図に、 このようにして描かれた生体ィベントとパスウェイとを含む分子ネットワーク表 示の例を示す。 このような表示により、 利用者は分子機能ネットワーク中の分子 ネットワークと生体ィベント及ぴ z又はパスウェイとの関係を容易に理解するこ とが可能となる。 また、 生体イベントと同様に、 病態イベントを分子ネットヮー クに加えて描いてもよい。 In the case where a biological network and / or a pathway are added to a child network as described above, it is necessary to determine by calculation such that the symbols representing the molecule and the biological event and / or the pathway have an optimal arrangement that does not overlap. Good. FIG. 5 shows an example of a molecular network display including a biological event and a pathway thus drawn. With such a display, the user can easily understand the relationship between the molecular network in the molecular function network and the biological event and the z or pathway. In addition, similar to biological events, pathological events can be You may draw in addition to the h.

分子ネットワークのグラフの描き方の別の実施形態として、 2以上の分子の共 通の上流又は下流に存在する分子(以下それぞれ「共通上流分子」 「共通下流分子」 とよぶ) に至る分子ネットワークをコネクト検索により生成し、 共通上流分子又 は共通下流分子をマークして表示する方法が提供される。 第 1 1図に、 2つの分 子から共通上流分子に至る分子ネッ卜ワークをコネクト検索により生成し、 共通 上流分子をマークして表示した例を示す。 マークの方法としては、 第 1 1図のよ うに共通上流分子又は共通下流分子に記号を付す方法のほか、 それらの分子を色 づけしたり異なる記号を用いて表示したりする方法を用いることができる。  As another embodiment of how to draw a graph of a molecular network, a molecular network that leads to a molecule that exists in common upstream or downstream of two or more molecules (hereinafter, referred to as a “common upstream molecule” and a “common downstream molecule”, respectively) is described. A method for marking and displaying a common upstream molecule or a common downstream molecule generated by a connect search is provided. Fig. 11 shows an example in which a molecular network from two molecules to a common upstream molecule is generated by a connect search, and the common upstream molecule is marked and displayed. As a method of marking, in addition to the method of attaching a symbol to the common upstream molecule or the common downstream molecule as shown in Fig. 11, a method of coloring those molecules or displaying them using different symbols can be used. it can.

共通上流分子の検索は、 起点として指定した各分子からシグナル伝達、 酵素反 応、 転写制御などの分子対の方向を考慮して上流方向 (第 1 1図では矢印の逆方 向) にコネクト検索を行ない、 共通の分子に迪りつくまでコネクト検索を再帰的 又は逐次的に繰り返すことにより行うことができる。 共通上流分子は一つに限ら ず、 第 1 1図のように 2つ以上の共通上流分子が見つかる場合もある。 共通下流 分子の検索も、 分子対の方向を逆向きに考慮する以外はまったく同様の方法によ り行うことができる。  Search for common upstream molecules is performed in the upstream direction (the opposite direction of the arrow in Fig. 11) from each molecule specified as the starting point, taking into account the direction of the molecule pair such as signal transmission, enzyme reaction, and transcriptional control. And the connection search can be performed recursively or sequentially until the common molecule is found. The number of common upstream molecules is not limited to one, and two or more common upstream molecules may be found as shown in Fig. 11. The search for the common downstream molecule can be performed in exactly the same manner except that the direction of the molecule pair is considered in the opposite direction.

共通上流分子を検索して表示することにより、 利用者は複数の分子の存在量や 状態の変化に対して共通に影響を与える分子を容易に知ることができる。 共通下 流分子を検索して表示することにより、 利用者は複数の分子から共通に影響を受 けて、 その存在量や状態が変化する分子を容易に知ることができる。 P C TZ J P 0 3 / 0 2 8 4 7号明細書に記載されているとおり、 コネクト検索は分子に限 らず、 サブネット、 生体イベント、 病態イベント、 医薬分子、 遺伝子など任意の 情報項目間の関連付けを用いて行うことができるので、 共通上流分子 共通下流 分子の検索もこれらの分子以外の情報項目を起点として行うことができるのは言 うまでもない。  By searching for and displaying a common upstream molecule, the user can easily know the molecule that commonly affects the abundance or state change of multiple molecules. By searching for and displaying common downstream molecules, users can easily find out which molecules are affected by multiple molecules in common and whose abundance or state changes. As described in PC TZ JP 03/028847, the connection search is not limited to molecules, but can be linked to any information items such as subnets, biological events, pathological events, drug molecules, genes, etc. It is needless to say that the search for common upstream molecules and common downstream molecules can also be performed using information items other than these molecules as starting points.

分子ネットワークのグラフの描き方のさらに別の実施形態として、 一度生成し た分子ネットワークの中で 1以上の分子を指定して再度コネクト検索を行ない、 そこで生成される分子ネットワーク (元の分子ネットワークの部分ネットワーク となる) をマークして表示する方法が提供される。 第 1 2図に一度生成した分子 ネットワーク中で、 1つの分子(図中 *印で示す) を起点として、 2つの分子(図 中 #印で示す) を終点として、 これらの間をつなぐ部分ネットワークをコネクト 検索により求めてマークした例を示す (部分ネットワークに属する分子を反転表 示で示した)。 この表示方法は、 例えばある蛋白質の発現をノックアウト、 RNA干 渉 (RNAi) などの方法により抑制した場合や、 ある蛋白質の機能をトランスジェ ニック (ノックインともよばれる) の方法により改変した場合に、 影響を受ける 分子ネットワークの範囲を予測する目的に有用である。 As still another embodiment of a method of drawing a graph of a molecular network, a connect search is performed again by specifying one or more molecules in a once generated molecular network, A method is provided for marking and displaying the generated molecular network (which is a partial network of the original molecular network). In the molecular network once generated in Fig. 12, a partial network connecting one molecule (indicated by * in the figure) as the starting point and two molecules (indicated by # in the figure) as the ending point Here is an example in which a is found by a connect search and marked (molecules belonging to partial networks are shown in reverse video). This display method has an effect when, for example, the expression of a certain protein is suppressed by a method such as knockout or RNA interference (RNAi), or when the function of a certain protein is altered by a transgenic (also called knock-in) method. This is useful for the purpose of predicting the range of the molecular network to be affected.

情報ウィンドウには、 表示対象の分子機能ネットワークに含まれる分子、 分子 対、 生体イベント/病態イベントの情報を表示する。 情報の表示形式は特に限定 されないが、 例えば分子、 分子対、 生体イベント (病態イベントを含む) といつ た情報のカテゴリ別に表形式で表示するのが好ましい。 以下の説明では、 情報ゥ インドウをそこに表示する情報の内容に応じて、 例えば 「分子情報ウィンドウ」、 The information window displays information on molecules, molecule pairs, and biological / pathological events included in the target molecular function network. The display format of the information is not particularly limited. For example, it is preferable to display the information in a tabular format for each category of information such as a molecule, a molecule pair, and a biological event (including a pathological event). In the following description, depending on the content of the information displayed in the information window, for example, “Molecular information window”,

「病態情報ウィンドウ」 などとよぶことがある。 Sometimes referred to as the "pathology information window."

生体イベントの情報は、 互いの関連性に基づいてグループ化かつ/又は階層化 して整理すると便利な場合がある。 生体イベントの情報の階層化の例としては、 Gene Ontology し onsortium ( http : //www. geneontology. org _; 【こよ る 「 Gene Ontology]が挙げられる。本発明の好ましい実施形態の一つとして、 Gene Ontology のように階層化して表現された生体イベントを、 利用者が階層を容易に把握でき るようなッリ一形式などの形式で情報ウィンドウに表示し、 各階層のデータ項目 と分子ネットワークウィンドウ中の項目とを連動して操作可能にするグラフィカ ルユーザーィンターフェースが提供される。  It may be convenient to group and / or organize information on bio-events based on their relevance. As an example of the layering of information on biological events, Gene Ontology and onsortium (http: // www. Geneontology. Org _; [the "Gene Ontology" described above.) As a preferred embodiment of the present invention, Biological events expressed in a hierarchy like Gene Ontology are displayed in an information window in a format such as a file format that allows users to easily understand the hierarchy, and data items and molecular network windows for each hierarchy are displayed. A graphical user interface is provided that allows the user to operate the items in conjunction with them.

病態イベントの情報も、 生体ィベントと同様にグループ化かつ/又は階層化し て整理すると便利な場合がある。 病態イベントのうち、 疾患名の階層化の例とし ては、 World Health Organization (WHO)による 「International Classification of Diseases (ICD) J が挙げられる。 疾患名や症状を含む病態イベントの階層化の 例と しては、 International Federation of Pharmaceutical ManufacturersIn some cases, it is convenient to organize the information of pathological events into groups and / or hierarchies as well as biological events. Among the pathological events, an example of stratification of disease names is “International Classification of Diseases (ICD) J” by the World Health Organization (WHO). Stratification of pathological events including disease names and symptoms Examples include the International Federation of Pharmaceutical Manufacturers

Associations (IFPMA)による MedDRAや College of American Pathologists (CAP) による SNOMEDが挙げられる。本発明の好ましい実施形態の一つとして、これらの 階層化して表現された病態イベントの情報を、 利用者が階層を容易に把握できる ようなッリ一形式などの形式で情報ウィンドウに表示し、 各階層のデータ項目と 分子ネットワークウィンドウ中の項目とを連動して操作可能にするグラフィカル ユーザーインターフェースが提供される。 分子ネットワークとパスゥヱイ、 生体イベント、 病態イベント、 医薬分子など の情報項目との間の関係の強さを適切な方法で定量化し、 各情報項目に対して関 係の強さを示す数値又はマーカーを表示することにより、 利用者はより容易かつ 適切に各情報項目間の関係を理解できるようになる。 MedDRA by Associations (IFPMA) and SNOMED by College of American Pathologists (CAP). As one of the preferred embodiments of the present invention, the information of the pathological events represented in a hierarchical manner is displayed in an information window in a format such as a file format that allows a user to easily grasp the hierarchical level. A graphical user interface is provided that enables data items in each layer to be operated in conjunction with items in the molecular network window. Quantify the strength of the relationship between the molecular network and information items such as pathways, biological events, pathological events, and drug molecules by an appropriate method, and calculate a numerical value or marker indicating the strength of the relationship for each information item. The display allows the user to more easily and appropriately understand the relationship between the information items.

こうした関係の強さの定量化の例として、 分子ネットワークウィンドウ中に表 示された分子のうちで、 ある情報項目 (パスゥヱイ、 生体イベント、 病態ィベン ト、 医薬分子など、 分子に関連付けされうる情報項目であれば何でもよい) に関 連付けされている分子を数え、 その数(以下、 「関連付け分子数」 とよぶ) を関係 の強さの指標値として用いる方法が挙げられる。  As an example of quantifying the strength of such a relationship, among the molecules displayed in the molecular network window, information items that can be associated with a certain information item (pathway, biological event, pathological event, drug molecule, etc.) Any method can be used), and the number of molecules associated with the number is counted, and the number (hereinafter referred to as the “number of associated molecules”) is used as an index value of the strength of the relationship.

個々の関連付けの情報に関係の強さを表すウェイトが含まれている場合には、 分子数を数える際にそれらのウェイトを積算してもよく、 また別の方法として、 ウェイトに基づいて分子を数えるか否かを判断してもよい。 関連付け分子数自体 を指標値として用いてもよいし、 別の方法として、 関連付け分子数を以下のいず れかの分子数で割って得られる比率を指標値として用いてもよい;分子ネットヮ ーク中の全表示分子数、 又は本発明のデータベース中の分子のうちで該情報項目 に関連付けされている分子の数。  If the information of each association includes a weight indicating the strength of the relationship, the weights may be integrated when counting the number of molecules. Alternatively, the numerator may be calculated based on the weight. It may be determined whether or not to count. The number of associating molecules may be used as an index value, or alternatively, a ratio obtained by dividing the number of associating molecules by any of the following number of molecules may be used as an index value; The total number of display molecules in the database, or the number of molecules in the database of the present invention that are associated with the information item.

情報ウインドウ中の各情報項目に対して、 このように算出した関係の強さの指 標値を表示することにより、 利用者は、 ある情報項目と表示された分子ネットヮ ークとがどの程度強く関係を持つかを容易に理解できるようになる。 指標値を表 示する方法の他に、 指標値に応じて適切なマーカーを付加する方法や、 情報項目 を色分け又は強調表示する方法を用いてもよい。 By displaying the index value of the strength of the relationship calculated in this way for each information item in the information window, the user can know how strong a certain information item and the displayed molecular network are. You can easily understand if you have a relationship. In addition to the method of displaying index values, a method of adding appropriate markers according to the index values, information items May be colored or highlighted.

本発明の好ましい実施形態の特徴の一つに、 分子ネットワークウィンドウと情 報ウィンドウ中の互いに関連する項目を連動して操作可能とすることがある。 以 下にその具体的な実施例を示すが、 本発明の範囲は以下の実施例に限定されない ことは言うまでもない。 実施例  One of the features of the preferred embodiment of the present invention is that related items in the molecular network window and the information window can be operated in conjunction with each other. Specific examples will be described below, but it goes without saying that the scope of the present invention is not limited to the following examples. Example

以下の実施例では、 「生体分子情報データベース」、 「生体分子連鎖データべ一 ス」、 「医薬分子情報データベース」、及び「病態連鎖データベース」が用意されて いることを前提とする。 生体分子情報データベースには、 生体分子に関する情報 を保存する。 保存する情報の例としては、 分子略号、 シノニム、 構造コード、 機 能コード、 生物種、 生成臓器、 存在臓器などがある。 生体分子連鎖データベース には、 互いに関係をもつ生体分子の対に関する情報を保存する。 保存する情報の 例としては、 対を構成する二つの分子の正式名称と分子略号、 該関係が成立する 条件、 該関係に伴っておこる生体イベントの情報などがあげられる。  In the following examples, it is assumed that a “biomolecule information database”, a “biomolecule linkage database”, a “pharmaceutical molecule information database”, and a “pathology linkage database” are prepared. The biomolecule information database stores information on biomolecules. Examples of information to be stored include molecular abbreviations, synonyms, structure codes, function codes, species, producing organs, and existing organs. The biomolecule linkage database stores information on pairs of related biomolecules. Examples of information to be stored include the formal names and molecular abbreviations of the two molecules that make up the pair, the conditions under which the relationship is established, and information on biological events that occur with the relationship.

「医薬分子情報データベース」 には、 医薬分子に関する情報を保存する。 保存 する情報の例としては、 医薬分子の名称、 分子略号、 適用疾患、 標的生体分子な どがあげられる。 「病態連鎖データベース」 には、 疾患に関する情報を保存する。 保存する情報の例としては、 疾患名、 疾患において量的又は質的に変化がみられ るキー分子、 病態イベント、 症状 ·症候、 合併症、 疾患分類、 臨床検査項目など があげられる。 これらの各カテゴリーの項目を保存するだけでなく、 異なるカテ ゴリーに属する項目間の M係に関する情報も保存しておくことが望ましい。  The “pharmaceutical molecule information database” stores information on drug molecules. Examples of information to be stored include names of drug molecules, molecular abbreviations, applicable diseases, target biomolecules, and the like. The “pathology database” stores information on diseases. Examples of information to be stored include the name of the disease, key molecules that change quantitatively or qualitatively in the disease, pathological events, symptoms / symptoms, complications, disease classification, and laboratory test items. It is desirable to store not only the items in each of these categories, but also information on the M department between items belonging to different categories.

上記の各種データベースの構成方法、 及びそれらのデータベースを用いて分子 機能ネットワークを生成する方法としては、 P C T/ J P 0 1 Z 0 7 8 3 0号明 細書又は P C TZ J P 0 3 / 0 2 8 4 7号明細書に記載されている方法を用いる ことができる。 実施例 1 The methods for configuring the various databases described above and the method for generating a molecular function network using those databases are described in PCT / JP01Z07830 / specified document or PCTZ JP03 / 02284. The method described in the specification of No. 7 can be used. Example 1

第 1·図に、 分子ネットワークウィンドウと情報ウィンドウ中の分子の項目を連 動して表示する例を示す。 まず、 システムは利用者の指定に応じて適切な範囲の 分子機能ネットワークを生成する。 分子ネットワークウィンドウには、 上記の方 法に従って分子ネットワークを表示する。 つぎに、 利用者が分子ネットワークゥ インドウ中の任意の頂点 (分子に対応する) 又は辺 (分子と分子の関係に対応す る) をクリックすると.、 システムは該当する分子をクエリーとして分子情報デー タベースを検索し、得られた分子情報を情報ウインドウに表示する。第 1図では、 利用者が見やすいように分子情報をカテゴリ毎に別カラムに分けて画面右下の情 報ウィンドウに表示している。 この表示方法により、 利用者は分子ネットワーク 中の任意の分子についての情報を容易に閲覧することができる。  Fig. 1 shows an example in which the molecule items in the molecule network window and the information window are linked and displayed. First, the system generates an appropriate range of molecular function networks according to the user's specifications. The molecular network window displays the molecular network according to the above method. Next, when the user clicks on any vertex (corresponding to a molecule) or an edge (corresponding to the relationship between a molecule and a molecule) in the molecular network window, the system uses the relevant molecule as a query to query the molecular information data. Search the database and display the obtained molecular information in the information window. In Fig. 1, molecular information is divided into different columns for each category and displayed in the information window at the lower right of the screen for easy viewing by the user. With this display method, the user can easily browse information on any molecule in the molecule network.

上記で辺がクリックされた場合には、 辺の両端にある分子それぞれについて分 子情報データベースの検索を行ない、 検索結果をマージして情報ウィンドウへの 表示を行えばよい。 さらに、 クリックした頂点又は辺の周辺を分子ネットワーク のトポロジーに基づいて検索することで、 トポロジー的に一定範囲内にある分子 のリストを得た後に、 該リスト中の各分子について分子情報データベースの検索 を行ない、 検索結果をマージして情報ウィンドウへの表示を行ってもよい。 第 1 図では、 クリックした分子 (IL- 1) から 1パス以内にある分子について画面右下 の情報ウィンドウへの表示を行った例を示している。 この表示方法により、 利用 者は分子ネットワーク中の任意の分子の周囲にある分子についての情報を容易に 閲覧することができる。  When the side is clicked above, the molecular information database is searched for each of the molecules at both ends of the side, and the search results are merged and displayed in the information window. Furthermore, by searching the vicinity of the clicked vertex or edge based on the topology of the molecular network, a list of molecules within a certain range is topologically obtained, and then the molecular information database is searched for each molecule in the list. To merge the search results and display them in the information window. Fig. 1 shows an example in which a molecule within one pass from the clicked molecule (IL-1) is displayed in the information window at the lower right of the screen. With this display method, users can easily browse information about molecules around any molecule in the molecule network.

利用者がクリックした分子又は辺を、 分子ネットワークウィンドウ中で色や描 画線幅の変更により強調して表示することにより、 利用者はクリックした分子又 は辺と情報ウィンドウ中の表示内容との関連をより容易に理解できる。 また、 ク リックした分子又は辺の周囲にある分子をトポロジーに基づいて検索した場合に は、 第 1図の右上の分子ネットワーク表示中にあるようにタリックした分子だけ でなく該周囲分子も強調して表示するとよい。 本実施例の分子情報データベースの検索はデータベースの全ェントリを対象と して行っても良いが、 分子機能ネットワーク生成時に該ネットワークに含まれる 分子だけを含む分子情報データベースのサブセットを抽出しておき、 該サブセッ トを検索対象とすることにより、 より高速に実施することができる。 By highlighting the molecule or side clicked by the user by changing the color or drawing line width in the molecular network window, the user can compare the clicked molecule or side with the display content in the information window. Makes associations easier to understand. In addition, when a clicked molecule or a molecule around a side is searched based on the topology, not only the tallyed molecule but also the surrounding molecules are highlighted as shown in the molecule network display in the upper right of FIG. Should be displayed. The search of the molecular information database of the present embodiment may be performed for all the entries of the database, but a subset of the molecular information database including only the molecules included in the molecular function network is extracted at the time of generating the molecular function network. By making the subset a search target, it is possible to perform the processing at higher speed.

さらに、 分子情報データベースの上記のサブセットを用いて、 分子ネットヮー クウインドウへの分子ネットワ^ "クの表示と同時に、 該分子ネットワークに含ま れる全ての分子の情報を分子情報ウィンドウに表示してもよい。 この場合は、 利 用者が分子ネットワークウィンドウ中の頂点又は辺をクリックした時に、 上記と 同様の方法で分子情報の検索を行ない情報ウィンドウ中の該当する分子の情報を 強調表示するとよい。 この強調表示により、 利用者は分子ネットワーク中の任意 の分子についての情報を容易に閲覧することができる。 また逆に、 利用者が分子 情報ウィンドウ中の項目をクリックした場合には、 分子ネットワークウィンドウ 中の該当する分子を強調表示するとよい。 実施例 2  Furthermore, using the above subset of the molecular information database, simultaneously with the display of the molecular network in the molecular network window, information on all the molecules included in the molecular network may be displayed in the molecular information window. In this case, when the user clicks on a vertex or a side in the molecule network window, a search for molecular information is performed in the same manner as described above, and information on the corresponding molecule in the information window may be highlighted. The highlighting allows the user to easily view information about any molecule in the molecule network, or, conversely, if the user clicks on an item in the molecule information window, It is advisable to highlight the corresponding molecule of Example 2. Example 2

第 6図に、 分子ネットワークウィンドウと情報ウィンドウ中の分子対の項目を 連動して表示した例を示す。 まず、 システムは利用者の指定に応じて適切な範囲 の分子機能ネットワークを生成する。 分子ネットワークウィンドウには、 上記の 方法に従って分子ネットワークを表示する。 つぎに、 利用者が分子ネットワーク ウィンドウ中の任意の辺 (分子と分子の関係に対応する) をクリックすると、 シ ステムは辺の両端の分子からなる分子対を分子連鎖データベースから検索し、 該 当する分子対に関する情報を情報ウィンドウに表示する。  Fig. 6 shows an example in which the items of the molecule pairs in the molecule network window and the information window are linked and displayed. First, the system creates an appropriate range of molecular function networks according to the user's specifications. The molecular network window displays the molecular network according to the above method. Next, when the user clicks on an arbitrary edge (corresponding to the relationship between molecules and molecules) in the molecular network window, the system searches the molecular chain database for a pair of molecules consisting of the molecules at both ends of the edge, and searches for the relevant pair. Information about the molecule pair to be displayed is displayed in the information window.

利用者が分子ネットワーク'ウィンドウ中の任意の分子をクリックした場合には、 システムは該分子をいずれか一方に含む分子対を分子連鎖データベースから検索 し、 該当する分子対に関する情報を情報ウィンドウに表示する。 また、 実施例 1 の方法により、 利用者がタリックした分子又は辺の周囲にある分子をトポロジー に基づいて検索した場合には、 システムは該周辺分子を含む分子対を分子連鎖デ ータベースから検索し、 該当する分子対に関する情報を情報ウインドウに表示す るとよい。 If the user clicks on any molecule in the 'Molecule Network' window, the system searches the molecular chain database for a molecule pair containing either of the molecules and displays information on the molecule pair in the information window. I do. In addition, when the user searches for a molecule that is tallic or a molecule around a side based on the topology according to the method of the first embodiment, the system finds a molecule pair including the peripheral molecule in a molecular chain data. Search from the database and display information on the corresponding molecule pair in the information window.

実施例 1の分子ネットワークウインドウ中でクリックした分子又は辺の強調表 示は、 本実施例でも用いることができる。 強調表示により、 利用者はクリックし た分子又は辺と分子対情報ウィンドウ中の表示内容との関連をより容易に理解で きる。第 6図の例では、利用者がクリックした分子 IL - 1から 1パス以内にある分 子について、 IL-1との間の分子対の情報 (図中では 「分子リ レーション情報」 と 付記されている) が右下の情報ウィンドウに表示されている。  The emphasis display of the molecule or the side clicked in the molecular network window of the first embodiment can be used also in the present embodiment. The highlighting allows the user to more easily understand the relationship between the clicked molecule or edge and the content displayed in the molecule pair information window. In the example shown in Fig. 6, information on the molecule pair between IL-1 and the molecule within one pass from the molecule IL-1 clicked by the user ("Molecular relation information" is added in the figure) Is displayed in the lower right information window.

本実施例の分子連鎖データベースの検索はデータベースの全ェントリを対象と して行ってもよいが、 分子機能ネットワーク生成時に該ネットワークに含まれる 分子だけを含む分子連鎖データベースのサブセットを抽出しておき、 該サブセッ トを検索対象とすることにより、 より高速に実施することができる。  Although the search of the molecular chain database of the present embodiment may be performed for all the entries of the database, when the molecular function network is generated, a subset of the molecular chain database including only the molecules included in the network is extracted. By making the subset a search target, it is possible to perform the processing at higher speed.

さらに、 分子連鎖データベースの上記のサブセットを用いて、 分子ネットヮー クウインドウへの分子ネットワークの表示と同時に、 該分子ネットワークに含ま れる全ての分子対の情報を分子対情報ウインドウに表示してもよい。この場合は、 利用者が分子ネットワークウィンドウ中の頂点又は辺をクリックした時に、 上記 と同様の方法で分子対の検索を行ない情報ウィンドウ中の該当する分子対の情報 を強調表示するとよい。 この強調表示により、 利用者は分子ネットワーク中の任 意の分子対についての情報を容易に閲覧することができる。 また逆に、 利用者が 分子対情報ウィンドウ中の項目をクリックした場合には、 分子ネットワークウイ ンドウ中の該当する辺を強調表示するとよい。 実施例 3  Further, using the above subset of the molecular chain database, the information of all the molecule pairs included in the molecule network may be displayed in the molecule pair information window simultaneously with the display of the molecule network in the molecule network window. In this case, when the user clicks on a vertex or an edge in the molecule network window, the molecule pair is searched in the same manner as described above, and the information of the corresponding molecule pair in the information window may be highlighted. This highlighting allows the user to easily view information about any molecule pair in the molecule network. Conversely, if the user clicks on an item in the molecule pair information window, the corresponding side in the molecule network window should be highlighted. Example 3

第 7図に、 分子ネットワークウィンドウと情報ウィンドウ中の病態イベントの 項目を連動して表示した例を示す。 右上の分子ネッ トワークの表示では、 病態連 鎖データベース中のキー分子の情報に基づいて、 疾患において量的又は質的に変 化がみられるキー分子を白黒反転表示してある(IL - 1, NFkB, PPARgなどの分子)。 利用者がキー分子の一つである IL- 1 を分子ネットワーク表示上でクリックす ると、 システムは病態連鎖データベース中の情報に基づいて、 該キー分子 (すな わち IL- 1) が関係をもつ疾患 (下線がついた 「関節リウマチ」) を左側の概略情 報ウィンドウで強調表示する。 同時に、 システムは該疾患に関する情報を病態連 鎖データベースから抽出し、 右下の詳細情報ウィンドウに各項目を表示する。 こ の際、 該疾患に関する情報を全て表示してもよいが、 クリックされたキー分子に 関連をもつ項目だけを表示するようにすると、 キー分子と各情報項目間の関係を 把握するのに便利である。第 7図は IL- 1に関連する項目だけを表示した例であり、 例えばキー分子 (図中では 「メディエート分子」 と付記されている) である IL-1 が 「C0X-2発現 (滑膜細胞)」 という病態イベントや、 「滑膜炎」 という症状など と関係をもつことを示している。 実施例 4 Fig. 7 shows an example in which the pathological event items in the molecular network window and the information window are linked and displayed. In the display of the molecular network in the upper right, the key molecules that are quantitatively or qualitatively changed in the disease are highlighted in black and white based on the information on the key molecules in the disease state chain database (IL-1, Molecules such as NFkB and PPARg). When a user clicks on IL-1, one of the key molecules, on the molecular network display, the system associates the key molecule (ie, IL-1) with information based on the information in the pathology database. Diseases with rheumatoid arthritis (underlined “rheumatoid arthritis”) are highlighted in the summary information window on the left. At the same time, the system extracts information about the disease from the disease state chain database and displays each item in the detailed information window at the lower right. At this time, all information related to the disease may be displayed, but if only items related to the clicked key molecule are displayed, it is convenient to grasp the relationship between the key molecule and each information item. It is. Fig. 7 shows an example in which only items related to IL-1 are displayed. For example, IL-1 which is a key molecule (indicated as “mediate molecule” in the figure) is expressed in “C0X-2 expression (synovium) Cell) ”and a symptom such as“ synovitis ”. Example 4

第 8図に分子ネットワークウィンドウと情報ウィンドウ中の医薬分子情報の項 目を連動して表示した例を示す。 右上の分子ネットワークの表示では、 医薬分子 情報データベースの標的生体分子の情報に基づいて > 医薬分子の作用の標的とな る生体分子を白黒反転表示してある (ALDR, HKなどの分子)。  Fig. 8 shows an example of linked display of drug molecule information items in the molecular network window and the information window. In the display of the molecular network in the upper right, the biomolecules that are the targets of the action of drug molecules are highlighted in black and white based on the information on the target biomolecules in the drug molecule information database (molecules such as ALDR and HK).

利用者が標的生体分子の一つである ALDR を分子ネットワーク上でクリックす ると、システムは医薬分子情報データベース中の情報に基づいて、該標的分子(す なわち ALDR) を標的とする医薬 (下線がついた 「epalrestat」) を左側の概略情 報ウィンドウで強調表示する。 同時に、 システムは該医薬分子に関する情報を医 薬分子情報データベースから抽出し、 右下の詳細情報ウィンドウに各項目を表示 する。 実施例 5 When a user clicks on one of the target biomolecules, ALDR, on the molecular network, the system uses the information in the drug molecule information database to target the drug (ie, ALDR) that targets the target molecule (ie, ALDR). Underlined “epalr e stat”) is highlighted in the summary information window on the left. At the same time, the system extracts information on the drug molecule from the drug molecule information database and displays each item in the detailed information window at the lower right. Example 5

第 1 3図に、 階層化して表現された病態イベントの情報と分子ネットワークを 連動して操作するグラフィカルユーザーィンターフェースの例を示す。 システム は、 左側の情報ウインドウに病態イベントのうちの疾患名の情報を階層化して表 示する。 このウィンドウ中で、利用者が例えば「虚血性心疾患/狭心症 冠攣縮」 の項目をタリックすると、 システムは病態連鎖データベース中の情報に基づいて 該疾患名に対応するキー分子を検索し、 キー分子のうちで右上の分子ネットヮー クウインドウ中に含まれている TXA2分子を強調表示する。 Fig. 13 shows an example of a graphical user interface that operates by linking hierarchically expressed information on pathological events and molecular networks. system Displays hierarchically the information of disease names among the pathological events in the information window on the left. In this window, if the user, for example, clicks on the item “Ischemic heart disease / angina pectoris spasm”, the system searches for the key molecule corresponding to the disease name based on the information in the pathology database, Among the key molecules, highlight the TXA2 molecule contained in the upper right molecular network window.

それと同時に、 システムは右下の情報ウィンドウに該疾患名に対応するキー分 子の一覧を表示し、該疾患における TXA2分子の変化の種類 (+は増加あるいは活 性化を表す) と、 その変化に関係する病態イベントの情 ^6を階層的に表示する。 キー分子の変^ f匕と病態ィベントとの因果関係は右向き又は左向きの矢印により示 される。 このように、 Ρ皆層化して表現された病態イベントの情報と分子ネットヮ ークを連動して操作可能とすることにより、 利用者は病態イベントの情報と分子 ネットワーク中の分子との関係を容易に閲覧し理解することができる。 実施例 6  At the same time, the system displays a list of key molecules corresponding to the disease name in the lower right information window. The type of change (+ indicates increase or activation) of the TXA2 molecule in the disease and the change The information of pathological events related to is displayed hierarchically. The causal relationship between the key molecule transformation and the pathological event is indicated by a right or left arrow. In this way, by making it possible to operate the information of the pathological event and the molecular network linked to each other in a stratified manner, the user can easily associate the information of the pathological event with the molecules in the molecular network. Can read and understand. Example 6

第 1 4図に、 生体イベントの階層化表現の一種である Gene Ontologyの情報と 分子ネットワークを連動して操作するグラフィカルユーザーィンターフェースの 例を示す。 システムは、 左側の情報ウィンドウに Gene Ontologyの情報を階層化 して表示する。このウィンドウ中で、利用者が例えば "prostanoid biosynthesis" の項目をタリックすると、 システムは生体分子連鎖データベース中の情報に基づ いて該項目に対応する分子を検索し、 それらの分子のうちで右上の分子ネットヮ 一クウインドウ中に含まれている分子 (COX, C0X-1, COX-2, L-PGDS, PGIS) を強 それと同時に、 システムは右下の情報ウィンドウに該生体イベント (Gene Ontologyの項目) に関する詳細な情報を表示する。 ここでは利用者がクリックし た項目 (prostanoid biosynthesis) だけでなく、 Gene Ontologyの下位の階層に 登録されている項目についても詳細情報を表示している。 このように階層化して 表現された生体イベントの情報と分子ネットワークを連動して操作可能とするこ とにより、 利用者は生体イベントの情報と分子ネットワーク中の分子との関係を 容易に閲覧し理解することができる。 Fig. 14 shows an example of a graphical user interface that operates by linking information of Gene Ontology, which is a kind of hierarchical expression of biological events, and molecular networks. The system displays Gene Ontology information hierarchically in the left information window. In this window, when the user, for example, clicks on the item "prostanoid biosynthesis", the system searches for the molecule corresponding to the item based on the information in the biomolecule linkage database, and among those molecules, the upper right corner is displayed. Enhance the molecules (COX, C0X-1, COX-2, L-PGDS, PGIS) contained in the molecular network window. At the same time, the system displays the biological event (Gene Ontology item) in the lower right information window. Display detailed information about Here, detailed information is displayed not only for the item clicked by the user (prostanoid biosynthesis), but also for items registered in the lower hierarchy of Gene Ontology. In this way, it is possible to operate the information of biological events hierarchically represented and the molecular network in conjunction with each other. Thus, the user can easily browse and understand the relationship between the information of the biological event and the molecules in the molecular network.

また、 本実施例では生体イベントの各項目と表示された分子ネットワークとの 関係の強さを、 生体イベントの各項目の左側の小さな黒点により表示している。 例えば" prostanoid biosynthesis" の項目の左側には 2つと 3つの黒点がそれ ぞれ縦に並んで表示されている。 これらのうち、 左のカラムの黒点の数は分子ネ ットワーク中の分子のうちで該生体イベントに関連をもつ分子の比率を表し、 右 のカラムの黒点の数は該生体イベントに関連をもつ全分子のうちで分子ネットヮ ーク中に表示された分子の比率を表している。 黒点の数は比率の値に応じて、 適 宜調節して表示している。 産業上の利用可能性  In this embodiment, the strength of the relationship between each item of the biological event and the displayed molecular network is indicated by a small black dot on the left side of each item of the biological event. For example, to the left of the item "prostanoid biosynthesis", two and three black dots are displayed vertically. Among them, the number of black dots in the left column indicates the ratio of molecules related to the biological event among the molecules in the molecular network, and the number of black dots in the right column indicates the total number of molecules related to the biological event. It represents the ratio of the molecules displayed in the molecule network among the molecules. The number of black spots is adjusted and displayed according to the value of the ratio. Industrial applicability

本発明の方法及びグラフィカルユーザ一^ f ンターフェースにより、 生体分子、 生体イベント、 病態イベント、 医薬分子、 遺伝子などの様々な生物情報を分子機 能ネットワークに結び付けて容易に閲覧することが可能となる。 本発明の方法及 ぴグラフィカノレユーザーインターフェースで扱いうる、 分子ネットワークと種々 の生物情報及ぴ関連情報との結び付きの概念を第 1 5図に示す。  By the method and the graphical user interface of the present invention, various biological information such as biomolecules, bio-events, pathological events, drug molecules, and genes can be easily browsed by linking them to a molecular function network. . FIG. 15 shows the concept of the connection between the molecular network and various biological information and related information that can be handled by the method of the present invention and the graphic camera user interface.

Claims

請求 の 範 囲 The scope of the claims 1 . 利用者の指示に応じて任意の範囲の分子機能ネットワークを生成し、 該分子 機能ネットワークをグラフィックス表示するグラフィカルユーザーインターフエ ース。 1. A graphical user interface that generates an arbitrary range of molecular function networks according to the user's instructions and displays the molecular function networks graphically. 2 . 分子機能ネットワークに含まれる分子ネットワークを表示する分子ネッ トヮ 一クウインドウと、 該分子機能ネットワークに含まれる分子、 分子対、 及び生体 イベントからなる群から選ばれる 1以上の情報を表示する情報ウィンドウとを備 え、 分子ネットワークウィンドウと情報ウィンドウ中の互いに関連する項目とを 連動して操作することを特徴とするグラフィカルユーザーインターフヱース。 2. A molecular network window displaying a molecular network included in the molecular function network, and one or more information selected from the group consisting of molecules, molecule pairs, and biological events included in the molecular function network are displayed. A graphical user interface comprising an information window, wherein the molecular network window and items related to each other in the information window are operated in conjunction with each other. 3 . 分子ネットワークウィンドウ中の分子対と、 該分子対の量的及び Z又は質的 な変動に起因して起こり、 又は該分子対の量的及び 又は質的な変動の原因とな る生体イベントの情報とを互いに関連付けて表示し、 該表示項目を連動して操作 することを特徴とするグラフィカルユーザーインターフェース。 3. Molecular pairs in the molecular network window and the biological events that occur due to the quantitative and / or qualitative variation of the molecular pair or that cause the quantitative and / or qualitative variation of the molecular pair A graphical user interface for displaying information in association with each other and operating the displayed items in conjunction with each other. 4 . 分子ネットワークウィンドウ中の分子と、 該分子の量的及び/又は質的な変 動に起因して起こり、 又は該分子の量的及びノ又は質的な変動の原因となる生体 イベントの情報とを互いに関連付けて表示し、 該表示項目を連動して操作するこ とを特徴とするグラフィカルユーザーインターフェース。  4. Information about the molecules in the molecular network window and the biological events that occur due to the quantitative and / or qualitative changes in the molecule or that cause the quantitative and / or qualitative changes in the molecule. A graphical user interface, wherein the graphical user interface displays the items in association with each other and operates the displayed items in conjunction with each other. 5 . 分子ネットワークウィンドウ中の分子と該分子に対して作用する医薬/生理 活性分子の情報とを互いに関連付けて表示し、 該表示項目を連動して操作するこ とを特徴とするグラフィカルユーザーインターフェース。  5. A graphical user interface characterized by displaying a molecule in a molecule network window and information on a drug / bioactive molecule acting on the molecule in association with each other, and operating the displayed items in conjunction with each other. 6 .分子ネットワークウィンドウ中の分子のリストを表示するウィンドウを備え、 分子ネットワーク中の分子と該リストウインドウ中の項目とを連動して操作する ことを特徴とするグラフィカルユーザーィンターフェース。  6. A graphical user interface comprising a window for displaying a list of molecules in a molecule network window, wherein the molecules in the molecule network are operated in conjunction with the items in the list window. 7 . 分子ネットワークウィンドウ中の分子及び/又は分子対に関する情報のリス トを表示するウィンドウを備え、 分子ネットワーク中の分子及び/又は分子対と 該リストウインドウ中の項目とを連動して操作することを特徴とするグラフィカ ノレユーザーィンターフェース。 7. Provide a window that displays a list of information on molecules and / or molecule pairs in the molecule network window, and operate the molecules and / or molecule pairs in the molecule network in conjunction with the items in the list window. Graphica characterized by Nore user interface. 8 . 分子ネットワークウィンドウ中の分子及ぴ 又は分子対が帰属する生物学的 パスウェイのリストを表示するウィンドウを備え、 分子ネッ トワーク中の分子及 び/又は分子対と該リストウィンドウ中の項目とを連動して操作することを特徴 とするグラフィカルユーザーィンターフェース。  8. A window is provided for displaying a list of biological pathways to which the molecules and / or molecule pairs in the molecule network window belong, and the molecules and / or molecule pairs in the molecule network and the items in the list window are displayed. Graphical user interface characterized by interlocking operations. 9 . 分子ネットワークウィンドウ中の分子及び/又は分子対が関係する生体ィべ ントの情報のリストを表示するウィンドウを備え、 分子ネットワーク中の該分子 及び/又は分子対と該リストウインドウ中の項目とを連動して操作することを特 徴とするグラフィカノレユーザーィンターフェース。  9. A window for displaying a list of information on biological events related to the molecules and / or molecule pairs in the molecule network window is provided, and the molecules and / or molecule pairs in the molecule network and the items in the list window are displayed. Is a graphical user interface that operates in conjunction with 1 0 . 病態イベントの情報のリストを表示するウィンドウを備え、 該リストウイ ンドウ中で互レヽに関連する項目を連動して操作することを特徴とするグラフィカ ノレユーザーィンターフェース。  10. A graphic camera user interface comprising a window for displaying a list of information on pathological events, and operating items related to each other in the list window in an interlocked manner. 1 1 . 病態イベントをカテゴリ別に表示することを特徴とする請求の範囲第 1 0 項に記載のグラフィカルユーザーインターフェース。  11. The graphical user interface according to claim 10, wherein pathological events are displayed by category. 1 2 . 病態イベントに関係する生体分子の量的及びノ又は質的な変動に関する情 報のリストを含む請求の範囲第 1 0項に記載のグラフィカルユーザーィ:/ターフ エース。  12. The graphical user according to claim 10, comprising a list of information relating to quantitative and / or qualitative changes in biomolecules associated with the pathological event. 1 3 . 分子機能ネットワークの情報に対してキーワード検索を行ない、 該検索で ヒットした項目を分子ネットワークウインドウ及びノ又は関連するリス トウィン ドウ中で強調して表示することを特徴とするグラフィカルユーザーインターフエ ース。  13 3. A graphical user interface characterized by performing a keyword search on molecular function network information and highlighting the hit items in the search in the molecular network window and the related list window. Source. 1 4 . 分子ネットワークウィンドウ中の 1又は 2以上の分子及び/又は分子対を 選択し、 該分子及び 又は分子対を端点として指定してコネクト検索により分子 機能ネットワークを生成して表示することを特徴とするグラフィカルユーザーィ ンターフェース。  14. Select one or more molecules and / or molecule pairs in the molecule network window, specify the molecules and / or molecule pairs as end points, and generate and display a molecular function network by connect search. Graphical user interface. 1 5 . 修飾状態及び Z又は活性化状態の情報に基づいて、 記号及び/又は色の種 類により分子及び Z又は分子対を区別して表示することを特徴とする分子機能ネ ットワークの表示方法。 15. A molecular function, characterized by distinguishing molecules and Z or molecule pairs by symbols and / or color types based on information on modification state and Z or activation state. How to display the network. 1 6 . 生体イベントの情報に基づいて、 記号及び/又は色の種類により分子及び /又は分子対を区別して表示することを特徴とする分子機能ネットワークの表示 方法。  16. A method for displaying a molecular function network, wherein a molecule and / or a molecule pair is distinguished and displayed according to a symbol and / or a color type based on information of a biological event. 1 7 . 生理活性分子の作用の対象となる生体分子の情報に基づいて、 記号及ぴ/ 又は色の種類により分子及び/又は分子対を区別して表示することを特徴とする 分子機能ネットワークの表示方法。  17. Display of a molecular function network characterized by distinguishing and displaying molecules and / or molecule pairs based on information on biomolecules to be acted on by bioactive molecules based on the type of symbol and / or color. Method. 1 8 . 分子及び Z又は分子対の量的及び/又は質的状態を表わす数値情報に基づ いて、 記号及び Z又は色の種類により分子及ぴ 又は分子対を区別して表示する ことを特徴とする分子機能ネットワークの表示方法。  18. Characteristically, molecules and / or molecular pairs are distinguished and displayed by symbol, Z or color type based on numerical information indicating the quantitative and / or qualitative state of molecules and / or Z or molecular pairs. To display the molecular function network. 1 9 . 分子対の関連付け情報に基づいて、 描画方法により分子対を結ぶ辺を区別 して表示することを特徴とする分子機能ネッ.トワークの表示方法。  1 9. A method for displaying a molecular function network, characterized in that the sides connecting the molecule pairs are distinguished and displayed by a drawing method based on the association information of the molecule pairs. 2 0 . 2以上の生体分子からなる複合体を表示するにあたり、 複合体を表わす一 つの記号で表示するか、 あるいは各構成分子を表わす複数の記号で表示するかを 切り替えることが可能であることを特徴とする分子機能ネットワークの表示方法。  When displaying a complex consisting of two or more biomolecules, it is possible to switch between displaying a single symbol representing the complex or displaying multiple symbols representing each constituent molecule. A method for displaying a molecular function network characterized by the following. 2 1 . 分子ネットワーク中の分子及び/又は分子対が関係する生体イベントを頂 点として表示し、 該分子及び/又は分子対と該頂点との間を辺で結んで表示する ことを特徴とする分子機能ネットワークの表示方法。 21. A biological event related to a molecule and / or a molecule pair in a molecular network is displayed as a vertex, and the molecule and / or the molecule pair and the vertex are connected by an edge to be displayed. Display method of molecular function network. 2 2 . 分子ネットワーク中の分子及ぴ 又は分子対を作用の標的とする生理活性 分子を頂点として表示し、 該分子及び/又は分子対と該頂点との間を辺で結んで 表示することを特徴とする分子機能ネットワークの表示方法。  22. A bioactive molecule that targets a molecule and / or a molecule pair in a molecular network as an action target is displayed as a vertex, and the molecule and / or molecule pair and the vertex are connected by an edge to be displayed. How to display the characteristic molecular function network. 2 3 . 分子ネットワーク中の分子及び Z又は分子対が関係する生物学的パスゥェ ィ及び/又は他の分子ネットワークを頂点として表示し、 該分子及び 又は分子 対と該頂点との間を辺で結んで表示することを特徴とする分子機能ネットワーク の表示方法。  23. Display the biological pathway and / or other molecular network related to the molecule and Z or the molecule pair in the molecule network as a vertex, and connect an edge between the molecule and / or molecule pair and the vertex. A method for displaying a molecular function network, characterized in that the method is displayed by using. 2 4 . 請求の範囲第 1項ないし第 1 4項のいずれか 1項に記載のグラフィカルュ 一ザ一インターフェース又は表示方法を実行する分子機能ネットワークの表示プ ログラム。 24. A display screen for a molecular function network that executes the graphical user interface or the display method according to any one of claims 1 to 14. Program. 2 5 . 請求の範囲第 1 5項ないし第 2 3項のいずれか 1項に記載の表示方法を実 行する分子機能ネットワークの表示プログラム。  25. A display program for a molecular function network, which executes the display method according to any one of claims 15 to 23. 2 6 . 請求の範囲第 2 4項又は第 2 5項に記載のプログラムを記録したコンビュ ータ読み取り可能な媒体。 - 2 7 . 請求の範囲第 2 6項に記載のプログラムを実行可能な分子機能ネットヮ一 クの表示装置。  26. A computer-readable medium on which the program according to claim 24 or 25 is recorded. -27. A display device for a molecular function network capable of executing the program according to claim 26.
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